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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Verzögerungsanordnungen und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Kühlen von Verzögerungsgittern.
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Hintergrund
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Elektrische Antriebssysteme bzw. Elektroantriebssysteme für Maschinen weisen typischerweise eine Leistungsschaltung auf, welche selektiv einen (Elektro-)Motor mit einem erwünschten Drehmoment aktiviert. Der (Elektro-)Motor ist typischerweise mit einem Rad oder einer anderen Traktionsvorrichtung verbunden, welche dahingehend wirkt, dass sie die Maschine antreibt. Ein Hybrid-Antriebssystem weist einen Primär- bzw. Hauptantrieb auf, beispielsweise einen Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt. Der Generator erzeugt elektrische Leistung, welche verwendet wird, um den (Elektro-)Motor anzutreiben. Wenn die Maschine vorangetrieben wird, wird mechanische Leistung, die vom Hauptmotor erzeugt wird, beim Generator in elektrische Leistung umgewandelt. Diese elektrische Leistung wird oft verarbeitet und/oder konditioniert, bevor sie zum (Elektro-)Motor (engl. 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 Betriebszustand verzögert, während dem der Bediener die Maschine verlangsamen will. Um die Maschine in diesem Betriebszustand zu verzögern, wird die Leistung vom Hauptmotor verringert. Typische Maschinen weisen auch Bremsen und eine gewisse Art von Verzögerungsmechanismus auf, um die Maschine zu verlangsamen und/oder zu stoppen. Wenn die Maschine sich verlangsamt, wird der Impuls über die Drehung der Räder auf den Elektromotor übertragen. Der Elektromotor wirkt als ein Generator, um die kinetische Energie der Maschine in elektrische Leistung umzuwandeln, welche zum Antriebssystem geliefert wird. Diese elektrische Energie kann durch Speicherung, Ableitung oder eine andere Form eines Verbrauchs durch das System dissipiert bzw. abgeleitet werden, um die kinetische Energie der Maschine zu absorbieren.
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Eine typische elektrische Verzögerungsanordnung oder ein Verzögerungsgitter weist eine Reihe von Widerständen und Isolatoren auf, durch welche thermische Energie abgeleitet wird, wenn elektrischer Strom durch die Widerstände läuft. Aufgrund der Größe der Maschinenkomponenten und der Größe des verzögerten Impulses können große Mengen an thermischer Energie durch die Widerstände und Isolatoren abgeleitet werden, was deren Temperaturen beträchtlich anheben kann. Entsprechend haben verschiedene Lösungen in der Vergangenheit die Verwendung von aktiven Kühlsystemen miteinbezogen, wie beispielsweise eine Zwangskonvektion bzw. Zwangskühlung durch Verwendung eines Ventilators oder Gebläses, um die Temperatur dieser Vorrichtungen zu verringern. Bekannte Systeme verwenden Ventilatoren oder Gebläse, welche einen elektrisch angetriebenen Ventilator aufweisen, der einen Luftfluss erzeugt, der über die Widerstände und Isolatoren läuft. Solche Motoren werden typischerweise von einem elektrischen Signal angetrieben, welches direkt oder indirekt von einem Steuersystem der Maschine gesteuert wird.
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Steuersysteme zum Antreiben von Ventilatoren oder Gebläsen sind dem Fachmann als Mittel zum effizienteren Ableiten von Wärme von einer Verzögerungsanordnung bekannt. Beispielsweise offenbart die US-Patentanmeldung mit der Nummer 2009/0293760 von Kumar und anderen ein Antriebssystem für ein Gittergebläse, welches ein Gittergebläse basierend auf Veränderungen der Temperatur der Gitterwiderstände und basierend auf verschiedenen anderen Fahrzeugbetriebsparametern verändert. Während solche Antriebssysteme Veränderungen bei der Temperatur der Gitterwiderstände berücksichtigen, berücksichtigen diese Systeme keine Veränderungen bei der Temperatur der Gitterisolatoren. Isolatortempe raturen eines Verzögerungsgitters sind anfällig für ungleichmäßige Verteilung oder heiße Punkte genauso wie plötzliche Steigerungen der Temperatur, wenn ein Gebläse abgeschaltet wird oder übersteuert. Isolatortemperaturen, die aus einem solchen heißen Punkt bzw. heißen Bereich resultieren und Überschussbedingungen bzw. Übersteuerungsbedingungen können zulässige Schwellen stark übersteigen und können dennoch von gegenwärtig existierenden Kühlsteuerungen und assoziierten Temperaturüberwachungsvorrichtungen unerkannt bleiben.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Kühlsystem für ein Verzögerungsgitter mit einer Vielzahl von Widerständen und Isolatoren vorgesehen. Das Kühlsystem weist ein Gebläse und eine Steuervorrichtung auf. Das Gebläse ist konfiguriert, um aktiv das Verzögerungsgitter zu steuern. Die Steuervorrichtung ist konfiguriert, um selektiv das Gebläse basierend auf den thermischen Charakteristiken der Widerstände und der Isolatoren des Widerstandsgitters einzuschalten. Die thermischen Charakteristiken weisen eine gegenwärtige Widerstandstemperatur und eine vorausgesagte Isolatortemperatur auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Kühlsystems für ein Verzögerungsgitter mit einer Vielzahl von Widerständen und Isolatoren vorgesehen. Das Kühlsystem weist eine Schnittstellenschaltung und eine Steuervorrichtung auf. Die Schnittstellenschaltung ist mit einem oder mehreren Schaltern gekoppelt. Die Schalter können selektiv das Verzögerungsgitter und ein Gebläse einschalten. Die Steuervorrichtung ist konfiguriert, um mit der Schnittstellenschaltung zu kommunizieren. Die Steuervorrichtung ist auch konfiguriert, um ein Steuersignal als eine Funktion der thermischen Charakteristiken der Widerstände und der Isolatoren zu erzeugen, welches ein erwünschtes Niveau der Wärmeableitung anzeigt. Die thermischen Charakteristiken weisen eine gegenwärtige Widerstandstemperatur und eine vorhergesagte Isolatortemperatur auf.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Küh len einer Verzögerungsanordnung einer Maschine vorgesehen. Die Maschine weist ein Verzögerungsgitter und ein Gebläse auf. Das Verzögerungsgitter weist eine Vielzahl von Widerständen und Isolatoren auf. Das Verfahren bestimmt gegenwärtige Temperaturen der Widerstände und der Isolatoren, bestimmt vorhergesagte Temperaturen der Isolatoren, bestimmt ein erwünschtes Niveau der Wärmeableitung als eine Funktion der gegenwärtigen Widerstandstemperatur und der vorhergesagten Isolatortemperatur und schaltet das Widerstandsgitter und das Gebläse gemäß dem erwünschten Niveau der Wärmeableitung ein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Kühlsystems, wie es auf eine Verzögerungsanordnung einer Maschine angewendet wird;
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2 ist eine schematische Ansicht eine weiteren beispielhaften Kühlsystems, wie es bei einer weiteren Verzögerungsanordnung angewendet wird;
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3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Kühlen einer Verzögerungsanordnung; und
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4 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Verfahrens zum Kühlen einer Verzögerungsanordnung.
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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 auf entsprechende Teile zu beziehen.
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1 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Kühlsystem 100, wie es bei einer Verzögerungsanordnung 102 einer elektrisch angetriebenen Maschine bzw. Elektroantriebsmaschine 104 angewendet wird, wie beispielsweise bei einem Ge ländelastwagen oder Ähnlichem. Zusätzlich zu der Verzögerungsanordnung 102 kann eine typische Elektroantriebsmaschine 104 einen Hauptmotor 106 (engine), einen Generator 108, eine Gleichrichterschaltung 110, eine Inverter- bzw. Wandlerschaltung 112, einen (Elektro-)Motor 114 und ein oder mehrere Endantriebsräder 116 aufweisen. Die Verzögerungsanordnung 102 kann an einem Ausgang der Inverterschaltung 112 angeordnet sein. Das Kühlsystem 100 kann mit der Verzögerungsanordnung integriert sein und auch an einem Ausgang der Inverterschaltung 112 angeordnet sein.
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Währen der Beschleunigung oder wenn die Maschine 104 angetrieben wird, kann Leistung vom Hauptmotor 106 zu den Antriebsrädern 116 übertragen werden, wie von durchgezogenen Pfeilen angezeigt, um eine Bewegung zu bewirken. Insbesondere kann der Hauptmotor 106 ein Ausgangsdrehmoment für den Generator 108 erzeugen, der wiederum das mechanische Drehmoment in elektrische Leistung umwandeln kann. Die elektrische Leistung kann in Form von Wechselstromleistung (AC-Leistung, AC = alternating current) erzeugt werden, welche von der Gleichrichterschaltung 110 in Gleichstromleistung (DC-Leistung, DC = direct current) umgewandelt werden kann. Die gleichgerichtete Gleichstromleistung kann wieder durch die Inverterschaltung 112 in Wechselstromleistung umgewandelt werden. Die Wechselstromleistung kann verwendet werden, um einen oder mehrere Elektromotoren 114 (motors) und die Antriebsräder 116 anzutreiben, wie in der Technik wohlbekannt ist.
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Während der Abbremsung oder wenn die Bewegung der Maschine 104 verzögert werden soll, kann Leistung durch die mechanische Drehung an den Antriebsrädern 116 erzeugt werden und zur Verzögerungsanordnung 102 geleitet werden, wie durch gestrichelte Pfeile angezeigt. Insbesondere kann die kinetische Energie der sich bewegenden Maschine 104 bei den Antriebsrädern 116 in Drehleistung umgewandelt werden. Die Drehung der Antriebsräder 116 kann weiter den Elektromotor 114 drehen, um elektrische Leistung zu erzeugen, beispielsweise in Form von Wechselstromleistung. Die Inverter- bzw. Wandlerschaltung 112 kann ein Brückeninverter sein, der konfiguriert ist, um vom Elektromotor 114 gelieferte Leistung in Gleichstromleistung umzuwandeln. Eine Dissipation bzw. Ableitung der vom Elektromotor 114 erzeugten Gleichstromleistung kann ein Gegendrehmoment an den Antriebsrädern 116 erzeugen, um die Maschine 104 abzubremsen. Eine solche Ableitung bzw. Dissipation kann erreicht werden durch Leiten des erzeugen Stroms, der durch die Inverterschaltung 112 geliefert wird, durch einen Widerstand, wie beispielsweise die gezeigte Verzögerungsanordnung 102.
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2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Verzögerungsanordnung 102, welche dazu dienen kann, die vom Elektromotor 114 erzeugte Leistung abzuleiten. Wie in der Technik wohlbekannt ist, kann die Verzögerungsanordnung 102 zumindest ein erstes Verzögerungsgitter 118 aus Widerstandselementen oder Widerständen 120 genauso wie aus Isolatoren 122 aufweisen. Die Widerstände 120 können konfiguriert sein, um Strom von der Inverterschaltung 112 über einen oder mehrere Schalter oder einen Switch- bzw. Schaltkreislauf 124 aufzunehmen. Die assoziierten Isolatoren 122 können dazu dienen, irgendwelche Wärme aufzunehmen, die von den Widerständen 120 abgestrahlt wird. Wenn der Schaltkreislauf 124 geschlossen wird, kann die elektrische Leistung, welche dem vom Elektromotor 114 erzeugten Strom entspricht, zumindest teilweise durch das erste Verzögerungsgitter 118 laufen und als Wärme abgeleitet werden. Übrige elektrische Leistung kann auch als Wärme abgeleitet werden, indem sie durch ein optionales zweites Verzögerungsgitter 126 geleitet wird. Das zweite Verzögerungsgitter 126 kann in ähnlicher Weise einen zweiten Satz von Widerständen 120 und Isolatoren 122 aufweisen, die konfiguriert sind, um elektrische Leistung über eine Chopper- bzw. Zerhackerschaltung 128 aufzunehmen und die Leistung als Wärme zu dissipieren. Die Chopper-Schaltung 128 kann dazu dienen, selektiv einen Teil der entwickelten elektrischen Leistung durch das zweite Verzögerungsgitter 126 zu leiten.
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In einem Verzögerungsbetriebszustand kann eine beträchtliche Menge an Energie durch das erste Verzögerungsgitter 118 abgeleitet werden, welche zu einer beträchtlichen Menge an Strom umgewandelt werden kann, der durch die Widerstände 120 geleitet wird. Eine Dissipation bzw. Ableitung solcher Energie kann zur Folge haben, das eine beträchtliche Menge an Wärme bei der Verzögerungsanordnung 102 abgegeben wird. Entsprechend können ein Gebläse 130, ein Ventilator oder irgendwelche anderen geeigneten Mittel zum Vorsehen einer aktiven Kühlung vorgesehen sein, um die übrige Wärme abzuleiten und einen Überhitzungszustand zu verhindern. Das Gebläse 130 kann durch einen Inverter, einen Gebläsemotor 132 oder Ähnliches angetrieben werden und kann konfiguriert sein, um konvektiv zumindest das erste Verzögerungsgitter 118 zu kühlen. Während es eine Anzahl von unterschiedlichen Alternativen geben kann, die verfügbar sind, um den Gebläsemotor 132 und das Gebläse 130 anzutreiben, kann in dem speziellen Ausführungsbeispiel der 2 der Gebläsemotor 132 konfiguriert sein, um Leistung von spannungsverringerten Stellen an einem Teil des ersten Verzögerungsgitters 118 abzuziehen, so dass das Gebläse 130 eingeschaltet wird, wenn Spannung an das erste Verzögerungsgitter 118 angelegt wird, beispielsweise während eines Verzögerungsbetriebszustandes.
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Die Gesamtsteuerung der Verzögerungsanordnung 102 kann durch eine Steuervorrichtung 124 gemanagt bzw. geregelt werden, welche in den Steuerungen der Maschine 104 eingebettet oder integriert ist. Die Steuervorrichtung 134 kann unter Verwendung von einem oder mehreren Prozessoren, einem Mikroprozessor, einer Steuervorrichtung, einem Mikrocontroller, einem elektronischen Steuermodul (ECM = electronic control module), einer elektronischen Steuereinheit (ECU = electronic control unit) oder unter Verwendung von irgendwelchen anderen geeigneten Mitteln zum elektronischen Steuern der Funktionsweise der Maschine 104 ausgeführt werden. Die Steuervorrichtung 134 kann konfiguriert sein, um gemäß einem vorbestimmten Algorithmus oder einem Satz von Anweisungen zum Steuern der Verzögerungsanordnung 102, basierend auf den verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine 104, zu arbeiten. Ein solcher Algorithmus oder Satz von Anweisungen kann in ein computerlesbares Speichermedium eingelesen werden oder in diesem vorgesehen sein. Beispielweise kann die Steuervorrichtung 134 einen Speicher 136 aufweisen, der daran angeordnet ist, und/oder als eine Komponente außerhalb der Steuervorrichtung 134. Der Speicher 136 kann beispielsweise die Form einer Floppy-Disk bzw. Diskette, einer Festplatte, eines optischen Mediums, eines Arbeitsspeichers bzw. RAM, eines programmierbaren Lesespeichers bzw. PROM, eines EPROMs oder irgendeines anderen geeigneten computerlesbaren Speichermediums annehmen, wie in der Technik wohlbekannt.
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Die Steuervorrichtung 134 kann elektrisch mit der Verzögerungsanordnung 102 durch eine Schnittstellenschaltung 138 gekoppelt sein, die einen oder mehrere Eingangs- und/oder Ausgangsanschlüsse 140 vorsieht. Die Steuervorrichtung 134 kann auch Zusatzeingänge 142 aufweisen, durch welche die Steuervorrichtung 134 verschiedene Betriebsparameter der Maschine 104 überwachen kann. Durch die Anschlüsse 140 kann die Steuervorrichtung 134 fähig sein, Eingangsgrößen für verschiedene Komponenten der Verzögerungsanordnung 102 zu liefern und unterschiedliche Komponenten der Verzögerungsanordnung 102 einzuschalten oder auszuschalten. Die Steuervorrichtung 134 kann auch fähig sein, Signale von den einzelnen Komponenten der Verzögerungsanordnung 102 über die Anschlüsse 140 zu empfangen und den Zustand der einzelnen Komponenten zu bestimmen. Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung 134 fähig sein, elektronisch mit dem ersten Verzögerungsgitter 118 und/oder dem Schalterkreislauf 124 und/oder dem zweiten Verzögerungsgitter 126 und/oder der Chopper-Schaltung 128 und/oder dem Gebläse 130 und/oder dem Gebläsemotor 132 usw. zu kommunizieren.
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In alternativen Anwendungen kann die Verzögerungsanordnung 102 als ein Bausatz, eine Packung oder ein Modul vorgesehen sein, worin beispielsweise das erste Verzögerungsgitter 118, der Schalterkreislauf 124, das Gebläse 130, der Gebläsemotor 132 usw. kombiniert sind. In einer solchen Anwendung kann die Steuervorrichtung 134 nicht fähig sein, mit jeder der Komponenten der Verzögerungsanordnung 102 zu kommunizieren, sondern kann stattdessen einen Kommunikationszugang beispielsweise nur zu dem Schaltkreislauf 124 haben, der mit dem ersten Verzögerungsgitter 118 assoziiert ist. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 134 der 2 selektiv das erste Verzögerungsgitter 118 und/oder das Gebläse 130 über eine Verbindung mit dem Schaltkreislauf 124 einschalten oder ausschalten. Die Steuervorrichtung 134 kann weiter fähig sein, selektiv das zweite Verzögerungsgitter 126 über eine Verbindung mit dem Chopper-Kreislauf 128 einzuschalten oder auszuschalten.
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Nun mit Bezug auf das Flussdiagramm der 3 wird ein beispielhaftes Verfahren zum Kühlen einer Verzögerungsanordnung 102 offenbart. Das offenbarte Verfahren kann als ein Algorithmus oder als ein Satz von Programmcodes eingerichtet sein, wodurch die Steuervorrichtung 134 konfiguriert wird, um zu arbeiten. Basierend auf dem Verfahren der 3 kann die Steuervorrichtung 134 in einem Schritt 200 anfänglich oder kontinuierlich verschiedene Betriebsparameter überwachen, um zu bestimmen, ob die Maschine 104 in einem Verzögerungsbetriebszustand ist. Die Steuervorrichtung 134 kann auch einen Verzögerungsbefehl durch die Hilfseingabe 142 ansprechend auf das Verschieben bzw. Betätigen einer manuellen Steuerung durch einen Bediener der Maschine 104 empfangen. Der Verzögerungsbefehl kann zusätzlich oder alternativ von innerhalb der Steuervorrichtung 134 erzeugt werden, oder von irgendeiner anderen Steuervorrichtung der Maschine 104, welche die Geschwindigkeit der Maschine 104 überwacht oder regelt, beispielsweise von einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung bzw. Tempomaten oder einem Geschwindigkeitsbegrenzer.
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Sobald ein Verzögerungsbetriebszustand bestätigt ist, kann die Steuervorrichtung 134 im Schritt 202 voranschreiten, um die gegenwärtige Temperatur der Widerstände 120 und der Isolatoren 122 von zumindest dem ersten Verzögerungsgitter 118 zu bestimmen. In vielen Fällen können die Temperaturen der Widerstände 120 und der Isolatoren 122 nicht leicht für die Steuervorrichtung 134 zugänglich sein oder von dieser abgefühlt werden. In solchen Fällen kann die Steuervorrichtung 134 mit einem Algorithmus vorprogrammiert sein, der einem thermischen Modell 300 entspricht, wie schematisch in 4 veranschaulicht. Das thermische Modell 300 kann eine Reihe von vorbestimmten Einschränkungen und Beziehungen vorsehen, welche die verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine 104 mit entsprechenden thermischen Charakteristiken der Widerstände 120 und der Isolatoren 122 in Beziehung setzen. Das thermische Modell 300 kann beispielsweise die Gitterleistung, die Umgebungstemperatur, den atmosphärischen Druck, die Motordrehzahl, den Zustand des ersten Verzögerungsgitters 118 und irgendwelche anderen Parameter überwachen, die für die Temperatur der Verzögerungsanordnung 102 relevant sein können. Unter Verwendung des thermischen Modells 300 als Referenz und basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern, die zu irgendeinem speziellen Moment detektiert wurden, kann die Steuervorrichtung 134 eine gegenwärtige Widerstandstemperatur genauso wie eine gegenwärtige Isolatortemperatur vorhersagen. Basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern kann das thermische Modell 300 auch die Drehzahl des Gebläses 130 oder die Konvektionsrate abschätzen, die bei dem ersten Verzögerungsgitter 118 angewendet wird.
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Während das thermische Modell 300 die gegenwärtigen Temperaturen der Isolatoren 122 mit einem gewissen Grad an Genauigkeit vorhersagen kann, kann es nicht fähig sein, die inkonsistenten Temperaturcharakteristiken der Isolatoren 122 anzusprechen bzw. zu berücksichtigen. Beispielsweise kann die gegenwärtige Isolatortemperatur, die vom thermischen Modell 300 abgeschätzt wird, nur eine durchschnittliche Temperatur der Isolatoren 122 des ersten Verzögerungsgitters 118 widerspiegeln. Ein solcher Durchschnittswert kann möglicherweise nicht adäquat spezielle heiße Isolatoren 122 oder heiße Punkte (hot spots) berücksichtigen, wenn es eine ungleichmäßige Isolatortemperaturverteilung über das Verzögerungsgitter 118 gibt. Diese durchschnittliche Temperatur kann auch inadäquate Zustände der Gebläsedrehzahl und/oder Temperaturüberschuss- bzw. Temperaturübersteuerungszustände übersehen, genauso wie plötzliche Steigerungen der Isolatortemperatur, wenn das Gebläse 130 abgeschaltet wird.
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Wie im Schritt 204 der 3 kann entsprechend die Steuervorrichtung 134 konfiguriert sein, um eine genauere Abschätzung oder vorhergesagte Temperatur der Isolatoren 122 von zumindest dem ersten Verzögerungsgitter 118 zu bestimmen. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 134 einen Überschuss- bzw. Übersteuerungsrand und/oder einen Heißpunktrand bzw. Übersteuerungs- und/oder Heißpunktsicherheitswert zur gegenwärtigen Isolatortemperatur hinzufügen, die von dem thermischen Modell 300 im Schritt 202 geliefert wird. Der Rand bzw. Sicherheitswert kann durch einen Algorithmus mit einer Thermomanagementstrategie bzw. Temperaturmanagementstrategie bestimmt werden, wie schematisch in 4 veranschaulicht. Die Temperaturmanagementstrategie 302 kann mit bekannten Beziehungen zwischen den verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine 104 und idealen Isolatortemperaturgrenzen vorprogrammiert sein. Die Temperaturmanagementstrategie 302 kann beispielsweise die gegenwärtige Temperatur der Widerstände 120, die gegenwärtige Temperatur der Isolatoren 122, die abgeschätzte Drehzahl des Gebläses 130 und irgendwelche anderen Parameter beobachten, die für die Isolatortemperatur relevant sind. Unter Verwendung der vorprogrammierten Beziehungen als Referenz kann die Steuervorrichtung 134 die Größe des Randes bzw. Sicherheitswertes bestimmen, der auf die gegenwärtige Isolatortemperatur angewendet werden soll. Beispielsweise kann die Temperaturmanagementstrategie 302 die Steuervorrichtung 134 konfigurieren, um die vorprogrammierten Beziehungen auf eine Reihe von skalaren Werten abzubilden, welche der Größe der Übersteuerungs- und/oder Heißpunktsicherheitswerte entspricht. Die skalaren Werte können dann auf die gegenwärtige Isolatortemperatur angewendet werden, die von dem thermischen Modell 300 geliefert werden, um die vorausgesagte Isolatortemperatur abzuleiten.
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Sobald die gegenwärtige Widerstandstemperatur und die vorhergesagte Isolatortemperatur bestimmt worden sind, kann die Steuervorrichtung 134 das erwünschte Niveau der Wärmeableitung im Schritt 206 bestimmen. Wie auch im Vergleichsschritt 304 der 4 gezeigt, kann die Steuervorrichtung 134 sowohl die gegenwärtige Widerstandstemperatur als auch die vorhergesagte Isolatortemperatur mit jeweiligen vorprogrammierten Schwellen vergleichen. In dem Ausführungsbeispiel der 4 kann die Steuervorrichtung 134 beispielsweise bestimmen, ob die gegenwärtige Temperatur der Widerstände 120 des ersten Verzögerungsgitters 118 eine erste vordefinierte Temperaturschwelle 304a überschreitet, und ob die vorhergesagte Temperatur der Isolatoren 122 des ersten Verzögerungsgitters 118 eine zweite vordefinierte Temperaturschwelle 304b überschreitet. Wenn keine der Schwellen überschritten wird, kann die Steuervorrichtung 134 aus dem Vergleichsschritt 304 austreten und zur Überwachung der Betriebsparameter der Maschine 104 und der Temperaturen der Verzögerungsanordnung 102 zurückkehren. Wenn irgendeine Schwelle überschritten wird, kann die Steuervorrichtung 134 zu einem Kühlbetriebszustand oder einem Kühlschritt 306 voranschreiten. In alternativen Ausführungsbeispielen kann die Steuervorrichtung 134 verschiedene Kombinationen von Logikwerten und unterschiedlichen Werten der Schwellen einsetzen, wodurch zur Kühlstufe bzw. zum Kühlschritt 306 vorangeschritten wird.
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Wenn ein oder mehrere der Schwellen während des Vergleichsschrittes 304 überschritten werden, kann die Steuervorrichtung 134 zum Kühlschritt 306 voranschreiten und beginnen Steuersignale auszugeben, welche das erwünschte Niveau der Wärmeableitung anzeigen, und zwar im Schritt 208. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 134 Steuersignale an den Schaltkreislauf 124 entsprechend dem ersten Verzögerungsgitter 118 ausgeben, um den Gebläsemotor 132 und das Gebläse 130 zur Kühlung einzuschalten. Basierend auf der Größe der für die Maschine 104 erforderlichen Verzögerung, kann die Steuervorrichtung 134 zusätzlich die Chopper-Schaltung 128 einschalten, und zwar entsprechend dem zweiten Verzögerungsgitter 126. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Steuervorrichtung 134 auch konfiguriert sein, um Steuersignale direkt an das Gebläse 130 oder den Gebläsemotor 132 auszugeben.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Im Allgemeinen findet die vorangegangene Offenbarung Anwendung in verschiedenen industriellen Anwendungen, wie beispielsweise in der Bau- und Bergbauindustrie, wobei dadurch effizienteren Kühlung für Arbeitsfahrzeuge und/oder Arbeitsmaschinen vorgesehen wird, wie beispielweise für Baggerlader, Verdichter bzw. Walzen, Baumfällmaschinen, Waldbaumaschinen, Industrielader, differentialgelenkte Lader, Radlader usw. Eine beispielhafte Maschine, die zur Verwendung mit den offenbarten Systemen und Verfahren geeignet ist, ist ein großer Geländelastwagen, wie beispielsweise ein Muldenkipper. Beispielhafte Geländelastwagen werden oft in Minen, auf Baustellen und in Steinbrüchen verwendet. Die Geländelastwagen haben Nutzlastfähigkeiten von 100 Tonnen und mehr und fahren mit Geschwindigkeiten von 40 Meilen pro Stunde und mehr, wenn sie voll beladen sind.
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Solche Arbeitslastwagen oder Arbeitsmaschinen müssen fähig sein, mit steilen Steigungen zurechtzukommen und in verschiedenen unterschiedlichen Umgebungen zu arbeiten. Unter solchen Bedingungen müssen diese Maschinen oft für verlängerte Zeitperioden in einen Verzögerungsbetriebszustand eintreten. Obwohl eine effektive Ableitung der Wärme während solcher häufiger Verzögerungsbetriebszustände kritisch ist, ist auch die effiziente Verwendung von Leistung ein Hauptinteresse bei solchen großen Maschinen. Die hier offenbarten Systeme und Verfahren gestatten, dass die Steuersysteme von solchen Maschinen genauer die Temperaturen der assoziierten Verzögerungsanordnung vorhersagen und überwachen. Durch Vorsehen von genaueren Temperaturvorhersagen minimieren die offenbarten Systeme und Verfahren schädliche Überhitzungszustände und gestatten eine effizientere Kühlung der Verzögerungsanordnung.
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Aus dem Vorangegangenen wird klar werden, dass, während nur gewisse Ausführungsbeispiele zu Zwecken der Veranschaulichung dargestellt sind, dem Fachmann Alternativen und Modifikationen aus der obigen Beschreibung offensichtlich werden. Diese und andere Alternativen werden als äquivalente Lösungen angesehen und als innerhalb des Kerns und Umfangs der Offenbarung der beigefügten Ansprüche liegend angesehen.
