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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf den Betrieb von Maschinen mit elektrischem Antrieb und insbesondere auf Systeme und Verfahren, welche einen Brennstoffverbrauch während eines dynamischen Bremsvorgangs eliminieren.
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Hintergrund
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Systeme mit elektrischem Antrieb für Maschinen weisen typischerweise eine Leistungsschaltung auf, die selektiv einen (Elektro-)Motor bei einem erwünschten Drehmoment aktiviert. Der (Elektro-)Motor ist typischerweise mit einem Rad oder einer anderen Traktionsvorrichtung verbunden, die dahingehend arbeitet, dass sie die Maschine antreibt. Ein System mit elektrischem Antrieb weist einen Primärantrieb bzw. Hauptantrieb auf, beispielsweise einen Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt. Der Generator erzeugt elektrische Leistung, die verwendet wird, um den Motor anzutreiben. Wenn die Maschine angetrieben wird, wird mechanische Leistung, die vom (Haupt-)Motor erzeugt wird, beim Generator in elektrische Leistung umgewandelt. Diese elektrische Leistung wird oft bearbeitet und/oder konditioniert bzw. umgewandelt, bevor sie zum (Elektro-)Motor geliefert wird. Der Elektromotor wandelt die elektrische Leistung zurück in mechanische Leistung, um die Räder anzutreiben und das Fahrzeug voranzutreiben.
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Die Maschine wird in einem Betriebsmodus, während dem der Bediener wünscht, die Maschine zu verlangsamen, verzögert. Um die Maschine in diesem Betriebszustand zu verzögern, wird die Leistung vom Hauptmotor verringert. Typische Maschinen weisen auch Bremsen und andere Verzögerungsmechanismen auf, um die Maschine zu verlangsamen und/oder zu stoppen. Wenn die Maschine sich verlangsamt, wird der Impuls der Maschine über die Drehung der Räder auf den Elektromotor übertragen. Der Elektromotor wirkt als Generator, um die kinetische Energie der Maschine in elektrische Energie umzuwandeln, die zum Antriebssystem geliefert wird. Die Effizienz des Antriebssystems kann darauf beruhen, wie diese elektrische Energie behandelt wird. Um den Wirkungsgrad von solchen Maschinen zu verbessern, wird beispielsweise die elektrische Energie für einen späteren Gebrauch in Batterien gespeichert, wird über Verzögerungsgitter dissipiert bzw. abgeleitet, wird teilweise verwendet, um Gebläse zum Kühlen von Verzögerungsgittern anzutreiben usw. Während solche Strategien zum Absorbieren der kinetischen Energie der Maschine sich als nützlich erweisen können, gibt es gewisse beträchtliche Nachteile.
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Einige Maschinen, wie beispielsweise Hybrid-Maschinen, sind konfiguriert, um die elektrische Leistung, die vom Motor während eines Verzögerungsbetriebszustandes geliefert wird, in Energiespeichervorrichtungen oder Batterien für die spätere Verwendung zu speichern. Insbesondere wird die gespeicherte Energie verwendet, um Zusatzvorrichtungen mit Leistung zu versorgen und/oder (Elektro-)Motoren während Leerlaufbetriebszuständen oder Vortriebsbetriebszuständen anzutreiben, um den Energieaufwand zu minimieren und den Brennstoffverbrauch zu verringern. Obwohl solche Speicherkonfigurationen den Brennstoffverbrauch während Verzögerungsbetriebszuständen verringern können, kann zusätzliches Gewicht, welches dem Fahrzeug hinzugefügt wird, tatsächlich den Brennstoffverbrauch während der Antriebsbetriebszustände steigern. Das Vorsehen von Speicherkonfigurationen bringt auch beträchtliche Kosten und technische Begrenzungen neben weiteren Problemen mit sich.
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Eine bevorzugte Alternative zu Speicherkonfigurationen dient dazu, einfach die Energie in Form von Wärme über ein dynamisches Bremsverzögerungsgitter von Widerständen und Isolatoren zu verschwenden bzw. abzuleiten. Um ein Überhitzen zu minimieren, wird oft ein Gitterkühlsystem mit einem elektrisch angetriebenen Gebläse verwendet, um dabei zu helfen, die Wärme vom Verzögerungsgitter abzuleiten. In effizienteren Konfigurationen wird der Gebläsemotor von der abgeleiteten Energie angetrieben, so dass der Motor nicht das Verzögerungsgitter kühlen muss. Entsprechend eliminieren solche Konfigurationen im Wesentlichen den Brennstoffverbrauch während Verzögerungsbetriebszuständen und überwinden Nachteile, die mit Energiespeichervorrichtungen assoziiert sind. Jedoch bringen Verzögerungsgitterkonfigurationen einige Einschränkungen bei der Steuerung mit sich. Unter anderem verhindern diese Konfigurationen einen Betrieb von Gitterkühlsystemen ohne eine beträchtliche Bremskraft vorzusehen. Insbesondere weil das Gitterkühlsystem nur durch abgeleitete Energie angetrieben wird, welche vom Elektromotor während Verzögerungsbetriebszuständen geliefert wird, kann das Gitterkühlsystem nicht arbeiten, sobald die Maschine aus dem Verzögerungsbetriebszustand austritt, ohne eine beträchtlich große Menge an Leistung vom Hauptmotor aufzunehmen und Dieselbrennstoff zu verbrauchen. Dies bringt Probleme mit Verzögerungsgittern mit sich, die für Temperaturübersteuerungszustände anfällig sind, oder Bedingungen, unter denen die Temperaturen der Widerstandselemente und der Isolatoren des Verzögerungsgitters stark ansteigen, sobald ein Gebläse abgeschaltet wird. Bei Verzögerungsbetriebszuständen mit geringer Leistung oder wenn die Verzögerungsanordnung bei weniger als der Nennleistung arbeitet, kann weiter der gemeinsam verwendete Gleichstrombus des Antriebssystems wegen der vergleichsweise großen Anforderung der Verzögerung zusammenbrechen.
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Steuersysteme, welche die elektrische Energie, die von Elektromotoren während Verzögerungs- oder Bremsbetriebszuständen erzeugt werden, oder regenerative Energie zurück in den Hauptmotor leiten, sind dem Fachmann als Mittel zum Verringern von Brennstoffverbrauch und zum Verbessern des Wirkungsgrades bekannt. Einige existierende Steuersysteme weisen ein Antriebssystem auf, welches Leistung, die von Traktionselektromotoren während eines dynamischen Bremsvorgangs erzeugt wird, zurück in den Hauptgenerator speisen, um den Hauptmotor zu drehen. Jedoch sind die Verzögerungsgitter und die Gitterkühlmechanismen von solchen Systemen mit dem gleichen Bus verbunden und können somit nicht unabhängig gesteuert werden. Weiterhin erfordern alle diese Systeme speziell das Schalten eines Transferschalters, um Leistung während dynamischen Bremsbetriebszuständen zum Hauptmotor zurückzuleiten.
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Es besteht daher eine Notwendigkeit für ein Antriebssystem und ein Antriebsverfahren, welches den Brennstoffverbrauch während dynamischen Bremsbetriebszuständen eliminiert und den Gesamtwirkungsgrad einer elektrisch angetriebenen Maschine verbessert. Insbesondere besteht eine Notwendigkeit für ein Elektroantriebssystem und ein Elektroantriebsverfahren, die automatisch und in effizienterer Weise Leistung, die beim Traktionselektromotor erzeugt wird, während dynamischen Bremsbetriebszuständen zurück in den Hauptmotor leiten. Es besteht auch eine Notwendigkeit, für ein Elektroantriebssystem und ein Elektroantriebsverfahren, welche eine Steuerung eines Gitterkühlsystems vorsehen, die von der Steuerung des assoziierten Verzögerungsgitters unabhängig ist.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Antriebssystem für eine Maschine mit einem (Haupt-)Motor offenbart, der mit einem Generator gekoppelt ist, weiter mit einem (Elektro-)Motor, der betriebsmäßig mit Antriebsrädern und Zusatzvorrichtungen gekoppelt ist. Das Antriebssystem weist eine Inverter- bzw. Wandlerschaltung auf, die sowohl mit dem Generator als auch mit dem Elektromotor gekoppelt ist, und einen Zusatztreiber, der mit sowohl dem Generator als auch den Zusatzvorrichtungen gekoppelt ist. Die Wandlerschaltung und der Zusatztreiber sind konfiguriert, um in einem Antriebsbetriebszustand automatisch Leistung vom Hauptmotor und irgendwelche Leistung von den Zusatzvorrichtungen vom Elektromotor zum Hauptmotor zu übermitteln, um den Brennstoffverbrauch während des dynamischen Bremsbetriebszustandes zu minimieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird eine Elektroantriebsmaschine offenbart. Die Elektroantriebsmaschine weist einen Hauptmotor, einen Generator, der betriebsmäßig mit dem Hauptmotor gekoppelt ist, einen Elektromotor, der betriebsmäßig mit einem oder mehreren Antriebsrädern gekoppelt ist, eine bidirektionale Inverter- bzw. Wandlerschaltung, die sowohl mit dem Generator als auch dem Elektromotor gekoppelt ist, und einen Zusatztreiber auf, der mit sowohl dem Generator als auch den Zusatzvorrichtungen gekoppelt ist. Die Inverterschaltung und der Zusatztreiber sind konfiguriert, um in einem Antriebsbetriebszustand automatisch Leistung vom Hauptmotor zum Elektromotor zu übermitteln, und um in einem dynamischen Bremsbetriebszustand automatisch Leistung vom Elektromotor zum Hauptmotor zu übermitteln. Der Zusatztreiber ist konfiguriert, um während des dynamischen Bremsbetriebszustandes Leistung zu einem Gleichstrombus zu übertragen. Die Elektroantriebsmaschine weist zusätzlich ein Verzögerungsgitter auf, welches mit der Inverterschaltung gekoppelt ist, und ein Gitterkühlsystem, welches mit dem Gleichstrombus gekoppelt ist und konfiguriert ist, um selektiv das Verzögerungsgitter zu kühlen. Eine Steuerung des Gitterkühlsystems ist unabhängig von der Steuerung des Verzögerungsgitters.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zum Eliminieren des Brennstoffverbrauchs während eines dynamischen Bremsvorgangs einer Elektroantriebsmaschine offenbart. Die Maschine weist mindestens einen Hauptmotor auf, der mit einem Generator gekoppelt ist, weiter einen Elektromotor, der betriebsmäßig mit Antriebsrädern gekoppelt ist, und Zusatzvorrichtungen. Das Verfahren weist eine Wandler- bzw. Inverterschaltung in elektrischer Verbindung zwischen dem Generator und dem Elektromotor, genauso wie einen Zusatztreiber in elektromechanischer Verbindung zwischen dem Generator und den Zusatzvorrichtungen auf. Das Verfahren bestimmt weiter einen gegenwärtigen Betriebszustand der Elektroantriebsmaschine, leitete in einem Antriebsbetriebszustand automatisch elektrische Leistung vom Generator zum Antriebsmotor durch die Inverterschaltung und/oder den Zusatztreiber, wenn der gegenwärtige Betriebszustand ein Antriebsbetriebszustand ist, und leitet in einem dynamischen Bremsbetriebszustand automatisch elektromechanische Leistung vom Elektromotor zum Hauptmotor durch die Inverterschaltung und/oder den Hilfstreiber, wenn der gegenwärtige Betriebszustand ein dynamischer Bremsbetriebszustand ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine allgemeine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Antriebssystems, wie es bei einer Elektroantriebsmaschine angewendet wird;
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2 ist eine detaillierte schematische Ansicht eines weiteren beispielhaften Antriebssystems;
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3 ist eine detaillierte schematische Ansicht eines weiteren beispielhaften Antriebssystems;
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4 ist eine detaillierte schematische Ansicht eines weiteren beispielhaften Antriebssystems;
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5 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Steuervorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem bzw. Elektroantriebssystem;
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6 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Eliminieren des Brennstoffverbrauchs in einer Elektroantriebsmaschine;
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7 ist eine schematische Ansicht einer Elektroantriebsmaschine in einem Antriebsbetriebszustand;
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8 ist eine schematische Ansicht einer Elektroantriebsmaschine in einem dynamischen Bremsbetriebszustand; und
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9 ist eine schematische Ansicht einer Elektroantriebsmaschine in einem Leerlaufbetriebszustand.
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Detaillierte Beschreibung
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Nun wird im Detail auf spezielle Ausführungsbeispiele oder Merkmale Bezug genommen, wobei Beispiele davon in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Im Allgemeinen werden entsprechende Bezugszeichen in den gesamten Zeichnungen verwendet, um sich auf die gleichen oder entsprechenden Teile zu beziehen.
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1 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Antriebssystem 100, wie es bei einer elektrisch angetriebenen Maschine bzw. Elektroantriebsmaschine 102 angewendet wird, wie beispielsweise einen Geländelastwagen oder Ähnlichem.
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Die Elektroantriebsmaschine 102 kann einen (Verbrennungs-)Hauptmotor (Engine) 104, einen Generator 106, einen oder mehrere Traktionselektromotoren 108 (tracktion motor), ein oder mehrere Endantriebsräder 110, ein Verzögerungsgitter 112, ein Gitterkühlsystem 114 und ein oder mehrere Zusatzvorrichtungen 116 aufweisen. Wie gezeigt, kann das Antriebssystem 100 die Maschine 102 mit mindestens einer Inverter- bzw. Wandlerschaltung 118 und einem Zusatztreiber 120 versehen. Die Inverterschaltung 118 kann einen oder mehrere Gleichrichter 122, Wandler bzw. Inverter 124 oder irgendeine Kombination davon aufweisen, und kann zwischen dem Generator 106 und dem Motor 108 angeordnet sein. Der Zusatztreiber 120 kan zwischen dem Generator 106 und den Zusatzvorrichtungen 116 angeordnet sein und einen Zusatzgenerator, eine Wicklungsanordnung oder irgendwelche anderen Mittel aufweisen, um eine bidirektionale elektrische Kommunikation dazwischen zu gestatten.
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Währen eines Antriebsbetriebszustandes oder wenn die Maschine 102 beschleunigt wird, kann Leistung vom Hauptmotor 104 und zu den Antriebsrädern 110 übertragen werden, wie von durchgezogenen Pfeilen gezeigt, um eine Bewegung zu bewirken. Insbesondere kann der Hauptmotor 104 ein Ausgangsdrehmoment für den Generator 106 erzeugen, der wiederum das elektrische Drehmoment in elektrische Leistung umwandeln kann. Die elektrische Leistung kann in Form von Wechselstromleistung (AC = alternating current) erzeugt werden. Die Wechselstromleistung kann dann von der Inverterschaltung 118 in Gleichstrom (DC = direct current) umgewandelt werden und wieder in die geeignete Menge an Wechselstromleistung umgewandelt werden. Die daraus resultierende Wechselstromleistung kann dann verwendet werden, um einen oder mehrere Elektromotoren (motors) 108 und die Antriebsräder 110 anzutreiben, wie in der Technik wohlbekannt ist. Während des Antriebsbetriebszustandes kann der Zusatztreiber 120 auch irgendwelche Leistung, die vom Generator 106 geliefert wird, zu einer oder mehreren Zusatzvorrichtungen 116 übermitteln und/oder irgendwelche Leistung, die von einer oder mehreren Zusatzvorrichtungen 116 geliefert wird, zum Generator 106 übermitteln, um zumindest teilweise den Hauptmotor 104 und die Elektromotoren 108 anzutreiben, wie oben beschrieben.
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Währen eines dynamischen Bremsbetriebszustandes oder wenn die Bewegung der Maschine 102 verzögert werden soll, kann Leistung von der mechanischen Drehung der Antriebsräder 110 erzeugt werden und zur Verzögerungsanordnung 112 geliefert werden, wie durch gestrichelte Pfeile angezeigt. Insbesondere kann die kinetische Energie der sich bewegenden Maschine 102 an den Antriebsrädern 110 in Drehleistung umgewandelt werden. Die Drehung der Antriebsräder 110 kann weiter den Elektromotor 108 drehen, so dass dieser elektrische Leistung erzeugt, beispielsweise in Form von Wechselstromleistung. Die Inverterschaltung 118 kann als eine Brücke dienen, um die vom Elektromotor 108 gelieferte Leistung in Gleichstromleistung umzuwandeln. Eine Dissipation bzw. Ableitung der Gleichstromleistung, die vom Elektromotor 108 erzeugt wird, kann ein entgegen der Drehung wirkendes Drehmoment an den Antriebsrädern 110 erzeugen, um die Maschine 102 zu verlangsamen. Eine solche Ableitung kann erreicht werden, indem der erzeugte Strom, der von der Inverterschaltung 118 geliefert wird, durch einen Widerstand geleitet wird, wie beispielsweise das gezeigte Verzögerungsgitter 112. Übermäßige Wärme, die am Verzögerungsgitter 112 erzeugt wird, kann unter Verwendung des Gitterkühlsystems 114 abgegeben werden. Leistung an das Gitterkühlsystem 114 kann vom Generator 106 über einen Kommunikationspfad durch den Zusatztreiber 120 geliefert werden. In ähnlicher Weise kann der Zusatztreiber 120 Leistung, die vom Traktionsgenerator 106 geliefert wird, zu irgendeiner oder mehreren der anderen Zusatzvorrichtungen 116 liefern, die an der Maschine 102 verfügbar sind.
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Nun mit Bezug auf 2 wird eine detailliertere schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems bzw. Elektroantriebssystems 100a vorgesehen, wie es bei einer Elektroantriebsmaschine 102a angewendet ist. Wie beim Ausführungsbeispiel der 1 kann die Maschine 102a der 2 auch einen Hauptmotor (engine) 104a aufweisen, wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor oder Ähnliches, der als eine Primärleistungsquelle der Maschine dient. Der Hauptmotor 104a kann konfiguriert sein, um direkte oder indirekte Leistung zu parasitären Lasten 126 zu liefern, und zwar über Riemen, Hydrauliksysteme usw. Der Hauptmotor 104a kann mechanisch mit einem Haupt- oder Traktionsgenerator 106a durch eine Kupplung 128 oder Ähnliches gekoppelt sein. Die Maschine 102a kann weiter einen oder mehrere Traktionsmotoren bzw. Traktionselektromotoren (motors) 108a aufweisen, die mechanisch mit einem oder mehreren Endantriebsrädern 110a über eine weitere Kupplung 128 gekoppelt sind. Wie bei typischen Elektroantriebsmaschinen 102a kann auch ein Verzögerungsgitter 112a, ein Gitterkühlsystem 114a und eine oder mehrere Zusatzvorrichtungen 116a vorgesehen sein. Die Zusatzvorrichtungen 116a können beispielweise ein Heizungs-Ventilations-und Klimaanlagensystem 130 (HVAC-System; HVAC = Heating, Ventilation and Airconditioning), ein Hybridsystem 132 mit einer Energiespeichervorrichtung 134 und einer Konditionierungsschaltung 136, eine Batterieladevorrichtung 138 oder irgendeine elektrisch angetriebene Pumpe oder Zusatzeinrichtung 140 aufweisen.
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Wie in 2 gezeigt, kann das Elektroantriebssystem 100a die Maschine 102a mit mindestens einer Wandler- bzw. Inverterschaltung 118a versehen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Generator 106a und dem Motor 108a vorzusehen. Die Inverterschaltung 118a kann eine Konfiguration von einem oder mehreren Gleichrichtern 122 und Wandlern bzw. Invertern aufweisen, wie in 1 gezeigt. In alternativen Ausführungsformen kann die Inverterschaltung 118a eine parallele Konfiguration von Invertern 124 und/oder einen bidirektionalen Inverter 142 anstelle beispielsweise des Gleichrichters 122 der 1 vorsehen, um eine bidirektionale Übermittlung von elektrischer Leistung zwischen dem Generator 106a und dem Motor 108a zu ermöglichen. Die Inverterschaltung 118a kann zusätzlich elektrisch mit dem Verzögerungsgitter 112a gekoppelt sein, um irgendwelche übrige Energie dort hindurch zu dissipieren bzw. abzuleiten. Alternativ können irgendeine oder mehrere der Zusatzvorrichtungen 116a, wie beispielsweise das Hybridsystem 132 auch irgendwelche davon erzeugte Energie zum Zusatztreiber 120a und/oder zum Generator 106a leiten.
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Immer noch mit Bezug auf 2 kann das Elektroantriebssystem 100a weiter die Maschine 102a mit einem Zusatztreiber 120a versehen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Generator 106a und den Zusatzvorrichtungen 116a vorzusehen. Insbesondere kann der Zusatztreiber 120a eine Wicklungsanordnung 144 oder eine Reihe von Abgreifwicklungen bzw. abgegriffenen Wicklungen, die elektrisch mit dem Generator 106a gekoppelt sind, um irgendwelche Wechselstromleistung, die vom Generator 106a geliefert wird, zu einer geeigneten Menge an Wechselstromspannung umzuwandeln, wie sie beispielsweise von den einzelnen Zusatzvorrichtungen 116a benötig wird. Der Zusatztreiber 120a kann auch eine parallele Konfiguration von Invertern 124 oder einen bidirektionalen Inverter 142 aufweisen, um irgendwelche Wechselstromleistung vom Generator 106a in die geeignete Gleichstromleistung umzuwandeln, die zum Antreiben der Zusatzvorrichtungen 116a nötig ist. Die Gleichstromleistung, die vom bidirektionalen Inverter 142 geliefert wird, kann parallel zu jeder der einzelnen Zusatzvorrichtungen 116a über einen Gleichstrombus 146, einen Verbindung oder Ähnliches geliefert werden. In ähnlicher Weise kann irgendwelche Gleichstromleistung, die von den Zusatzvorrichtungen 116a geliefert wird, zum Zusatztreiber 120a über den Gleichstrombus 146 übertragen werden, kann über den bidirektionalen Inverter 142 in Wechselstromleistung umgewandelt werden und über die Wicklungsanordnung 144 zum Generator 106a geliefert werden. Der Zusatztreiber 120a kann konfiguriert sein, um selektiv Leistung zu einem Inverter 124 und/oder einem Gebläsemotor 148 des Gitterkühlsystems 114a über den Gleichstrombus 146 in einer Weise zu steuern, die unabhängig von der Steuerung des Verzögerungsgitters 112a ist. Wenn die Leistung zum Gitterkühlsystem 114a über den Gleichstrombus 146 unabhängig von der Leistung zum Verzögerungsgitter 112a geliefert wird, kann das Gitterkühlsystem 114a eingeschaltet werden, wenn vorbestimmte Temperaturschwellen des Verzögerungsgitters 112a überschritten werden, und zwar ungeachtet des Betriebsmodus der Maschine 102a.
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Mit Bezug auf 3 ist eine beispielhafte schematische Darstellung eines weiteren Elektroantriebssystems 100b vorgesehen, wie es bei einer Elektroantriebsmaschine 102b angewendet wird. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen kann die Maschine 102b der 3 einen Hauptmotor 104b aufweisen, der konfiguriert ist, um Leistung zu parasitären Lasten 126 über Riemen, Hydrauliksysteme usw. zu liefern. Der Hauptmotor 104b kann auch mechanisch mit einem Traktionsgenerator 106b durch eine Kupplung 128 oder Ähnliches gekoppelt sein. Eine Bewegung der Maschine 102b kann von einem oder mehreren Traktionselektromotoren (motors) 108b vorgesehen werden, die mechanisch mit einem oder mehreren Endantriebsrädern 110b über eine Kupplung 128 gekoppelt sind. Die Maschine 102b kann zusätzlich ein Verzögerungsgitter 112b und ein Gitterkühlsystem 114b mit einem Gebläseinverter 124 und einem Gebläsemotor 148 vorsehen, um aktiv das Verzögerungsgitter 112b zu kühlen. Zusätzlich zu dem Gitterkühlsystem 114b können andere Zusatzvorrichtungen 116b, ein Heizungs-Ventilations-und Klimaanlagensystem 130 (HVAC-System; HVAC = Heating, Ventilation and Airconditioning), ein Hybridsystem 132 mit einer Energiespeichervorrichtung 134 und einer Konditionierungsschaltung 136, eine Batterieladevorrichtung 138 oder irgendeine andere elektrisch angetriebene Pumpe oder Zusatzeinrichtung 140 aufweisen.
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Wie im Ausführungsbeispiel der 2 kann das Elektroantriebssystem 100b der 3 die Maschine 102b mit mindestens einer Wandler- bzw. Inverterschaltung 118b versehen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Generator 106b und dem Motor 108b vorzusehen. Die Inverterschaltung 118b kann eine parallele Konfiguration von Invertern 124 und/oder einen bidirektionalen Inverter 142 anstelle von beispielsweise dem Gleichrichter 122 der 1 vorsehen, um eine bidirektionale Übermittlung von elektrischer Leistung zwischen dem Generator 106b und dem (Elektro-)Motor (motor) 108b zu ermöglichen. Die Inverterschaltung 118b kann zusätzlich elektrisch mit dem Verzögerungsgitter 112b gekoppelt sein und konfiguriert sein, um irgendwelche übrige Energie dort hindurch zu dissipieren bzw. abzuleiten. Alternativ können eine oder mehrere der Zusatzvorrichtungen 116b, wie beispielsweise das Hybridsystem 132, auch irgendwelche davon erzeugte Energie zum Zusatzgenerator 150 leiten.
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Das Antriebssystem 100b kann auch einen Zusatztreiber 120b vorsehen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Generator 106b und den Zusatzvorrichtungen 116b vorzusehen. Im Gegensatz zur Wicklungsanordnung 144 der 2 kann der Zusatztreiber 120b einen Zusatzgenerator 150 aufweisen, der mechanisch mit dem Haupt- oder Traktionsgenerator 106b gekoppelt ist, wie gezeigt. In ähnlicher Weise wie die Wicklungsanordnung 144 kann der Zusatzgenerator 106b dazu dienen, irgendwelche Wechselstromleistung, die vom Generator 106a geliefert wird, in eine geeignete Menge an Wechselstromleistung umzuwandeln, wie sie beispielsweise von den einzelnen Zusatzvorrichtungen 116b benötigt wird. Eine parallele Konfiguration von Invertern 124 oder ein bidirektionaler Inverter 142 können auch vorgesehen sein, um irgendwelche Wechselstromleistung von dem Zusatzgenerator 150 in die geeignete Gleichstromleistung umzuwandeln, die notwendig ist, um die Zusatzvorrichtungen 116b anzutreiben. Die Gleichstromleistung, die vom bidirektionalen Inverter geliefert wird, kann parallel zu jeder der einzelnen Zusatzvorrichtungen 116b über den Gleichstrombus 146, eine Verbindung oder Ähnliches geliefert werden. In ähnlicher Weise kann irgendwelche Gleichstromleistung, die von den Zusatzvorrichtungen 116b geliefert wird, zum Zusatztreiber 120b über den Gleichstrombus 146 übermittelt werden, über den bidirektionalen Inverter 142 in Gleichstromleistung umgewandelt werden, und über den Zusatzgenerator 150 zum Generator 106a geliefert werden. Der Zusatztreiber 120b kann auch konfiguriert sein, um selektiv Leistung für das Gitterkühlsystem 114b über den Geleichstrombus 146 in einer Weise zu steuern, die unabhängig von der Steuerung des Verzögerungsgitters 112b ist.
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In alternativen Ausführungsformen kann ein Elektroantriebssystem 100c modifiziert sein und bei Maschinen 102c mit schon existierenden Elektroantriebskonfigurationen eingebaut sein, wie beispielsweise in 4 gezeigt. Wie bei vorherigen Ausführungsbeispielen kann die Maschine 102c der 4 einen Hauptmotor (engine) 104c aufweisen, der konfiguriert ist, um Leistung zu parasitären Lasten 126 über Riemen, Hydrauliksysteme usw. zu liefern, genauso wie zu einem Traktionsgenerator 106c über eine mechanische Kupplung 128 oder Ähnliches. Die Maschine 102c kann einen oder mehrere Traktions(rad-)motoren 108c aufweisen, um ein oder mehrere Endantriebsräder 110c über eine mechanische Kupplung 128 anzutreiben. Zusätzlich kann die Maschine 102c ein Verzögerungsgitter 112c und ein Gitterkühlsystem 114c mit einem Gebläseinverter 124 und einem Gebläsemotor 148 aufweisen, um aktiv das Verzögerungsgitter 112c zu kühlen. Zusätzlich zu dem Gitterkühlsystem 114c können die Zusatzvorrichtungen 116c ein Heizungs-, Ventilations- und Klimaanlagensystem 130 (HVAC-System), ein Hybrid-System 132 mit einer Energiespeichervorrichtung 134 und einer Konditionierungsschaltung 136, eine Batterieladevorrichtung 138 oder irgendeine andere elektrisch angetriebene Pumpe oder Zusatzeinrichtung 140 aufweisen.
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Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 kann das Elektroantriebssystem 100c der 4 einer zuvor existierenden Inverterkonfiguration oder der gezeigten Inverterschaltung 118c entsprechen. Darüber hinaus kann die Inverterschaltung 118c zumindest einen Gleichrichter 122 und einen Inverter bzw. Wandler 124 aufweisen, die beide konfiguriert sind, um Leistung in einer Richtung vom Hauptmotor 104c zum Traktions(rad-)motor 108c zu übertragen. Die Inverterschaltung 118c kann zusätzlich elektrisch mit dem Verzögerungsgitter 112c gekoppelt sein und konfiguriert sein, um irgendwelche übrige Energie dort hindurch zu dissipieren bzw. abzuleiten.
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Da die Inverterschaltung 118c der 4 das Zurückfließen von irgendwelcher elektrischer Energie verhindert, die vom Traktions(rad-)motor 108c während dynamischen Bremsbetriebszuständen oder Verzögerungsbetriebszuständen erzeugt wird, kann der Zusatztreiber 120c konfiguriert sein, um irgendwelche solche Energie zurück zum Hauptmotor 104c zu leiten, wie gezeigt. Insbesondere kann zusätzlich zu einem Zusatzgenerator 150, der mechanisch mit dem Hauptmotor 104c und/oder dem Traktionsgenerator 106c gekoppelt ist, der Zusatztreiber 120c weiter einen Motorgenerator 152 aufweisen, der mechanisch mit dem Traktion(rad-)motor 108c, den Endantriebsrädern 110c und/oder irgendwelchen anderen Mitteln zum Verursachen einer Bewegung gekoppelt ist. Der Motorgenerator 152 kann konfiguriert sein, um irgendwelche mechanische Energie, die vom (Rad-)Motor 108c und/oder den Endantriebsrädern 110c während eines dynamischen Bremsvorgangs geliefert wird, durch einen Inverter 124 zu übertragen, um in Gleichstromleistung umgewandelt zu werden. Die umgewandelte elektrische Energie kann durch einen gemeinsam verwendeten Gleichstrombus 146 geleitet werden und dann zu einem zweiten Inverter 124 übertragen werden, der mit dem Zusatzgenerator 150 gekoppelt ist. Der Zusatzgenerator 150 kann die aufgenommene elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln, die verwendet wird, um den Hauptmotor 104c während dynamischer Bremsbetriebszustände anzutreiben. Der Gleichstrombus 146 kann auch konfiguriert sein, um umgewandelte Gleichstromleistung für irgendeine oder mehrere der Zusatzvorrichtungen 116c zu liefern, was das Gitterkühlsystem 114c miteinschließt. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen kann das Elektroantriebssystem 100c eine selektive Steuerung des Gitterkühlsystems 114c ermöglichen, die unabhängig von der Steuerung des Verzögerungsgitters 112c ist. Alternativ kann bzw. können irgendeine oder mehrere der Zusatzvorrichtungen 116c, wie beispielsweise das Hybrid-System 132, auch irgendwelche davon erzeugte Energie zum Zusatzgenerator 150 übermitteln.
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Die Gesamtsteuerung des Elektroantriebssystems 100 genauso wie Maschine 102 kann von einer eingebetteten oder integrierten zentralen Steuervorrichtung 200 der Maschine 102 gemanagt werden, wie in 5 gezeigt. Die Steuervorrichtung 200 kann die Form von einem oder mehreren Prozessoren, Mikroprozessoren, Mikrokontrollern, elektronischen Steuermodulen (ECMs = electronic control modules), elektronischen Steuereinheiten (ECUs = electronic control units) oder irgendwelchen anderen geeigneten Mitteln zum elektronischen Steuern der Funktionsweise des Antriebssystems 100 und/oder der Maschine 102 annehmen. Die Steuervorrichtung 200 kann konfiguriert sein, um gemäß einem vorbestimmten Algorithmus oder Satz von Instruktionen zu arbeiten, um das Antriebssystem 100 basierend auf den verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine 102 zu steuern. Ein solcher Algorithmus oder Satz von Anweisungen kann in einen an Bord liegenden Speicher der Steuervorrichtung 200 gelesen werden oder kann auf einem Speichermedium oder Speicher vorprogrammiert sein, auf den die Steuervorrichtung 200 zugreifen kann, beispielsweise in Form einer Diskette bzw. Floppy-Disk, einer Festplatte, eines optischen Mediums, eines Arbeitsspeichers bzw. RAM (RAM = Random Access Memory), eines Lesespeichers (ROM = Read Only Memory) oder irgendeines anderen üblicherweise in der Technik verwendeten geeigneten computerlesbaren Speichermediums.
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Wie in 5 gezeigt, kann die Steuervorrichtung 200 in elektrischer Verbindung mit dem Motor 104, dem Generator 106, der Inverterschaltung 118, dem Zusatztreiber 120, dem Verzögerungsgitter 112, dem Kühlsystem 114 usw. sein. Die Steuervorrichtung 200 kann auch mit verschiedenen anderen Komponenten, Systemen oder Untersystemen der Maschine 102 gekoppelt sein. Durch solche Verbindungen kann die Steuervorrichtung 200 Daten als Eingangssignale aufnehmen, die sich auf die gegenwärtigen Betriebsparameter des Antriebssystems 100 und der Maschine 102 beziehen. Die Eingangssignale können beispielsweise von einer Vielzahl von Sensoren geliefert werden, die mit jeder Komponente assoziiert sind. Ansprechend auf eine solche Eingangsgröße kann die Steuervorrichtung 200 die notwendigen Bestimmungen ausführen und irgendwelche Ausgangssignale entsprechend den Handlungen übertragen, die ausgeführt werden müssen. Die Ausgangssignale können integrierte Befehle sein, die auf verschiedene Betätigungsvorrichtungen oder elektronische Vorrichtungen übertragen werden, wie beispielsweise auf Transistoren oder Betätigungsvorrichtungen, die mit den relevanten Komponenten assoziiert sind. Die Steuervorrichtung 200 kann auch elektrisch mit irgendeiner anderen Komponente oder Vorrichtung der Maschine 102 gekoppelt sein, die in Beziehung mit der Inverterschaltung 118, dem Zusatztreiber 120, dem Verzögerungsgitter 112, dem Gitterkühlsystem 114 usw. sein kann.
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Während des Betriebs der Maschine 102 kann die Steuervorrichtung 200 einen Verzögerungsbefehl von einem Eingangs- bzw. Eingabeknoten 202 empfangen. Der Verzögerungsbefehl, der am Eingangsknoten 202 geliefert wird, kann ansprechend auf eine Verschiebung einer manuellen Steuerung durch einen Bediener der Maschine 102 erzeugt werden. Der Verzögerungsbefehl kann alternativ ein Befehlssignal sein, welches von der Steuervorrichtung 200 oder von irgendeiner anderen Steuervorrichtung der Maschine erzeugt wird, welche die Geschwindigkeit der Maschine 102 überwacht oder regelt, beispielsweise ein Geschwindigkeitsregler oder Geschwindigkeitsbegrenzer. Die Steuervorrichtung 200 kann den Verzögerungsbefehl gemäß einem Steuersystem oder Algorithmus empfangen und interpretieren, welches bzw. welcher darin arbeitet. Das Steuersystem kann eine Größe der angewiesenen Verzögerung beispielsweise in Einheiten von Energie oder Leistung bestimmen. Basierend auf solchen Daten kann die Steuervorrichtung 200 das Ausmaß bzw. die Menge der abzuleitenden Energie bestimmen und entsprechend antworten. In Ausführungsbeispielen mit zwei Verzögerungsgittern kann die Steuervorrichtung 200 beispielsweise bestimmen, ob das erste, das zweite oder beide Verzögerungsgitter 112 einen Beitrag zur Verzögerungsenergieableitung vorsehen sollten. Diese Bestimmung oder Berechnung kann auf verschiedenen Maschinenbetriebsparametern basieren. Die Parameter können die gegenwärtige Geschwindigkeit, die Nutzlast, die Beschleunigungsrate; die erwünschte Geschwindigkeit, die Veränderungsrate des Befehls zur Verzögerung der Maschine 102 usw. aufweisen, welche in die Steuervorrichtung 200 über einen oder mehrere zusätzliche Eingangsknoten 204 eingegeben werden können.
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6 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Verfahren, durch welches eine solche Steuervorrichtung 200 das Elektroantriebssystem 100 betreiben bzw. betätigen kann. In einem anfänglichen Schritt kann die Steuervorrichtung 200 den gegenwärtigen Betriebszustand der Maschine 102 bestimmen. Basierend auf den Eingangssignalen an den Knoten 202, 204 kann die Steuervorrichtung 200 beispielsweise bestimmen, ob die Maschine 102 in einem Antriebsbetriebszustand, in einem dynamischen Bremsbetriebszustand oder in einem Verzögerungsbetriebszustand, in einem Leerlaufbetriebszustand oder in irgendeinem anderen Betriebszustand ist, der bei der Maschine 102 verfügbar ist. Basierend auf den Eingangssignalen an den Knoten 202, 204 kann die Steuervorrichtung 200 weiter bestimmen, ob es eine Veränderung des Betriebszustandes gibt. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 200 den gegenwärtigen oder nächsten Betriebszustand, basierend beispielsweise auf der gegenwärtigen Geschwindigkeit, der Nutzlast, der Beschleunigungsrate, der erwünschten Geschwindigkeit, der Veränderungsrate des Befehls zur Verzögerung der Maschine 102 usw. bestimmen. In einem Antriebsbetriebszustand kann das Antriebssystem 100 konfiguriert sein, um zumindest automatisch Leistung vom Generator 106 genauso wie irgendwelche Leistung, die von den Zusatzvorrichtungen 116 geliefert wird, zum Traktionselektromotor 108 zu leiten, um die Endantriebsräder 110 anzutreiben. Darüber hinaus kann das Antriebssystem 100 irgendeine Übermittlung von Leistung vom Generator 106 zu den Zusatzvorrichtungen 116 und, falls anwendbar, von den Zusatzvorrichtungen 116 zum Generator 106 gestatten. In einem dynamischen Bremsbetriebszustand oder Verzögerungsbetriebszustand kann das Antriebssystem 100 konfiguriert sein, um zumindest automatisch Leistung, die vom Traktionselektromotor 108 erzeugt wird, zum Generator 106 zu leiten, um zumindest teilweise den Hauptmotor 104 anzutreiben. Das Antriebssystem 100 kann weiter Leistung vom Generator 106 zu den Zusatzvorrichtungen 116 leiten. In einem optionalen Leerlaufbetriebszustand kann das Antriebssystem 100 automatisch irgendeine Verbindung von Leistung zwischen dem Generator 106 und den Zusatzvorrichtungen 116 gestatten. Während eines solchen Leerlaufbetriebszustandes kann das Hybrid-System 132 genügend Ladung speichern, um zu gestatten, dass der Hauptmotor 104 abgeschaltet wird, oder die Brennstoffeinspritzung gestoppt wird, und kann weiter gestatten, dass die Zusatzvorrichtungen 116 ohne irgendwelche Leistung vom Generator 106 arbeiten. In einer solchen Weise können die Zusatzvorrichtungen 116 genügend Leistung liefern, um den Hauptmotor 104 durchzudrehen und die parasitäre Lasten 126 des Hauptmotors 104 anzutreiben, schnell den Hauptmotor hochzudrehen, wenn in einen Antriebsbetriebszustand umgeschaltet wird, oder sogar einen vollständig gestoppten Hauptmotor 104 starten, und das alles ohne einen Brennstoffverbrauch.
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7 veranschaulicht schematisch eine beispielhafte Maschine 102, die in einem Antriebsbetriebszustand arbeitet. Der Antriebsbetriebszustand kann erwünscht sein, wenn eine Kombination von Parametern, die an die Steuervorrichtung 200 geliefert werden, anzeigt, dass beispielsweise eine erwünschte Geschwindigkeit größer ist als eine gegenwärtig detektierte Geschwindigkeit und/oder dass die Maschine 102 beschleunigt werden soll. Während des Antriebsbetriebszustandes kann der Hauptmotor 104 als die primäre Leistungsquelle dienen und weiter Brennstoff verbrauchen, um den Traktionsgenerator 106 anzutreiben. Elektrische Energie, die vom Generator 106 erzeugt wird, kann dann automatisch durch die Inverterschaltung 118 geleitet werden, um einen oder mehrere Traktionselektromotoren 108 anzutreiben, die mit den Endantriebsrädern 110 assoziiert sind. Während des Antriebsbetriebszustandes kann der Zusatztreiber 120 eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Traktionsgenerator 106 und den Zusatzvorrichtungen 116 gestatten. Beispielsweise kann die elektrische Energie, die vom Generator 106 erzeugt wird, durch den Zusatztreiber 120 geleitet werden, um in Gleichstromleistung umgewandelt zu werden, und kann zu einem Gleichstrombus 146 übertragen werden, der gemeinsam von den Zusatzvorrichtungen 116 verwendet wird. Alternativ kann Energie, die von irgendeiner anderen bzw. abwechselnden Energiequelle erzeugt wird, wie beispielsweise dem Hybrid-System 132, Leistung durch den Gleichstrombus 146 und den Generator 106 liefern, um dem Hauptmotor 104 zu helfen. Zusätzlich kann die Richtung des Leistungsflusses durch den Zusatztreiber 120 von den augenblicklichen Anforderungen und/oder Möglichkeiten des Antriebssystems 100 abhängen. Das Verzögerungsgitter 112 und das Gitterkühlsystem 114 können während des Antriebsbetriebszustandes ausgeschaltet sein.
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8 veranschaulicht schematisch eine beispielhafte Maschine 102, die in einem dynamischen Bremsbetriebszustand oder Verzögerungsbetriebszustand arbeitet. Der dynamische Bremsbetriebszustand kann erwünscht sein, wenn die Kombination von Parametern, die an die Steuervorrichtung 200 geliefert werden, beispielsweise anzeigt, dass die erwünschte Geschwindigkeit geringer als eine gegenwärtig detektierte Geschwindigkeit ist und/oder dass die Maschine 102 abgebremst werden soll. Während des dynamischen Bremsbetriebszustandes können ein oder mehrere Endantriebsräder 110 und Traktionselektromotoren 108 als die Primärleistungsquelle dienen. Darüber hinaus kann die Drehung der Endantriebsräder 110 einen oder mehrere Traktionselektromotoren 108 drehen und bewirken, dass die Elektromotoren 108 elektrische Energie beispielsweise in Form von Wechselstromleistung liefern. Da die Inverterschaltung 118 bidirektional ist, kann die Inverterschaltung 118 die elektrische Energie aufnehmen, die von den Elektromotoren 108 geliefert wird, und kann die Wechselstromleistung in Gleichstrom umwandeln. Die Gleichstromleistung kann dann eingestellt werden, zurück in Wechselstromleistung umgewandelt werden und zum Traktionsgenerator 106 geliefert werden. Die Inverterschaltung 118 kann weiter die Gleichstromleistung an das Verzögerungsgitter 112 oder die Chopper- bzw. Zerhacker- und/oder Kontaktschaltungen 154 des Verzögerungsgitters 112 anlegen, so dass diese in Form von Hitze abgeleitet wird. Die Leistung, die an den Traktionsgenerator 106 geliefert wird, kann verwendet werden, um den Hauptmotor 104 mechanisch anzutreiben. Entsprechend kann der Brennstoffverbrauch temporär während des dynamischen Bremsbetriebszustandes eliminiert werden. Die Leistung, die zum Traktionsgenerator 106 geliefert wird, kann weiter verwendet werden, um Energie zu den Zusatzvorrichtungen 116 über den Zusatztreiber 120 zu liefern. Insbesondere kann der Zusatztreiber 120 die Wechselstromleistung, die vom Generator 106 geliefert wird, in Gleichstromleistung umwandeln, die entlang des Gleichstrombusses 146 geleitet wird. Die Gleichstromleistung kann verwendet werden, um die verschiedenen Zusatzvorrichtungen 116 mit Leistung zu versorgen, die am Gleichstrombus 146 angeschlossen sind. Unter anderem kann die Gleichstromleistung verwendet werden, um Leistung zum Gitterkühlsystem 114 oder dem Gebläseinverter und dem Elektromotor 148 zu liefern, um das Verzögerungsgitter 112 zu kühlen. Auf diese Weise kann Leistung für das Gitterkühlsystem 114 unabhängig von dem Verzögerungsgitter 112 gesteuert werden. Dies gestattet, dass das Gitterkühlmerkmal während irgendeines anderen Betriebsmodus zugänglich ist, wie von dem Zusatztreiber 120 benötigt. Da die Steuerung des Gitterkühlsystems 114 nicht auf den Verzögerungsbetriebszustand eingeschränkt ist, kann das Verzögerungsgitter 112 auch gekühlt werden, nachdem man aus dem Verzögerungsbetriebszustand ausgetreten ist, um beispielsweise Temperaturübersteuerungsbedingungen bzw. Temperaturüberhangbedingungen zu minimieren, die üblicher Weise mit den Widerstandselementen und/oder Isolatoren von Verzögerungsgittern 112 assoziiert sind.
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Bei einer weiteren Modifikation kann eine Elektroantriebsmaschine 102 in einem optionalen Leerlaufbetriebszustand arbeiten, wie schematisch in 9 gezeigt. Der Leerlaufbetriebszustand kann erwünscht sein, wenn die Kombination von Parametern, die an die Steuervorrichtung 200 geliefert wird, beispielsweise anzeigt, dass die erwünschte Geschwindigkeit und die gegenwärtige Geschwindigkeit Null sind und/oder dass es keine erwünschte Beschleunigung oder Abbremsung gibt. Während des Leerlaufbetriebszustandes kann der Hauptmotor 104 mit genügend Brennstoff beliefert werden, um den Leerlauf aufrechtzuerhalten. Optional kann, sobald die Hybrid-Energiespeichervorrichtung 134 vollständig aufgeladen ist, die Steuervorrichtung 200 automatisch das Abschalten des Hauptmotors ausführen, um Brennstoff einzusparen, während Leistung, die von der Energiespeichervorrichtung 134 geliefert wird, verwendet werden kann, um den Leerlauf aufrechtzuerhalten. Da es während des Leerlaufbetriebszustandes keine Bewegung der Endantriebsräder 110 gibt, können die Inverterschaltung 118 und die Verzögerungsgitter 112 zeitweise ausgeschaltet werden. Bei Maschinen 102 mit einem darin eingebauten Hybrid-System 132 kann Leistung anfänglich von der Hybrid-Energiespeichervorrichtung 134 geliefert werden, um beispielsweise Batterieladevorrichtungen 138 zu betreiben, genauso wie elektrische Pumpen und Zusatzeinrichtungen 140. Wenn die Ladung der Energiespeichervorrichtung 134 eine voreingestellte minimale Schwelle erreicht, kann die Steuervorrichtung 200 den Inverter 124 des Zusatztreibers 120 einschalten, um Leistung zum Traktionsgenerator 106 zu liefern und den Hauptmotor 104 zum Start. aufzuwecken. Wenn der Hauptmotor 104 im Leerlauf läuft, kann der Inverter 124 des Zusatztreibers 120 beginnen, Leistung vom Traktionsgenerator 106 abzuziehen, um die elektrischen Pumpen und Zusatzeinrichtungen 140 zu betreiben und auch um die Hybrid-Energiespeichervorrichtung 134 wieder aufzuladen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Im Allgemeinen findet die vorausgegangene Offenbarung in verschiedenen Industrieanwendungen Verwendung, wie beispielsweise in der Bau- und Bergbauindustrie, um einen verbesserten Brennstoffwirkungsgrad bei Arbeitsfahrzeugen und/oder Arbeitsmaschinen vorzusehen, wie beispielsweise bei Baggerladern, Verdichtern bzw. Walzen, Harvester bzw. Baumfällmaschinen, Waldbaumaschinen, Industrieladern, differentialgelenkten Ladern, Radladern usw. Eine beispielhafte Maschine, die geeignet ist, um die offenbarten Systeme und Verfahren zu verwenden, ist ein großer Geländelastwagen, wie beispielsweise ein Muldenkipper. Beispielhafte Geländelastwagen werden üblicher Weise in Minen, auf Baustellen und in Steinbrüchen verwendet. Die Geländelastwägen haben Nutzlastfähigkeiten von 100 Tonnen oder mehr und fahren mit Geschwindigkeiten von 40 Meilen pro Stunde oder mehr, wenn sie vollständig beladen sind.
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Solche Arbeitslastwägen oder Arbeitsmaschinen müssen mit steilen Neigungen fertigwerden und in einer Vielzahl von unterschiedlichen Umgebungen arbeiten. Unter solchen Bedingungen müssen solche Maschinen oft für längere Zeitperioden in einen dynamischen Bremsbetriebszustand oder Verzögerungsbetriebszustand eintreten. Es liegt in allgemeinen Interesse, die Menge an Brennstoff zu minimieren oder zu eliminieren, die während solcher Verzögerungsbetriebszustände verbraucht wird und effizient die Leistung zu verwenden, die von den Traktionselektromotoren erzeugt wird, ohne nachteilig die Gesamtleistung der Maschine zu beeinflussen. Die hier offenbarten Systeme und Verfahren gestatten, dass die Antriebssysteme der Elektroantriebsmaschine vollständig den Brennstoffverbrauch während Verzögerungsbetriebszuständen eliminieren, während regenerative Leistung an die Maschinenuntersysteme und Zusatzeinrichtungen geliefert wird. Die offenbarten Systeme und Verfahren gestatten weiter eine unabhängige Steuerung von zumindest einem Gitterkühlsystem, um eine Überhitzung des Verzögerungsgitters unabhängig vom Betriebszustand zu minimieren.
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Aus dem Vorangegangenen wird klar werden, dass, während nur gewisse Ausführungsbeispiele zu Veranschaulichungszwecken dargelegt wurden, dem Fachmann alternative Ausführungen und Modifikationen aus der obigen Beschreibung offensichtlich werden. Diese und andere Alternativen werden als äquivalente Lösungen und als innerhalb des Kerns und Umfangs dieser Offenbarung und der beigefügten Ansprüche liegend angesehen.
