RU2575551C2

RU2575551C2 - Electrical reduction of rated value for unit of resistor moderating blocks of machine at moderation

Info

Publication number: RU2575551C2
Application number: RU2013129916/11A
Authority: RU
Inventors: Цзянь ВАН; Бредли БЭЙЛИ; Джоанн БОЧЕРТ
Original assignee: Кейтерпиллар Инк.
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2016-02-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention relates to machine with electric drives. The method for electrical reduction of rated value for the unit of resistor moderating blocks of the machine contains the stages whereat: temperature is defined for resistive elements and insulators related to the unit of resistor moderating blocks; trigger signal is generated when temperature of resistive elements and insulators exceeds the respective temperature threshold. Then rated value reduction used in transmission related to the machine is defined in response to the trigger signal. The above value is based on feedback analysis and predictive analysis of temperature for resistive elements and insulators. The above value corresponds to reduced value of transmission moderation. The system used for implementation of the above method comprises inverter circuit to transfer power between transmission and unit of resistor moderating blocks and controller related to the inverter circuit. The controller regulates power value, generates trigger signal and defines reduction of the rated value.

EFFECT: reduced overheating of moderating blocks.

10 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится, в целом, к узлам и машинам с электрическим приводом и, более конкретно, к стратегиям снижения номинальных параметров для ограничения мощности на замедляющих блоках резисторов узлов электропривода и машин.The present invention relates, in General, to nodes and machines with electric drive and, more specifically, to strategies for reducing the nominal parameters to limit the power on the slow-down resistor blocks of the drive units and machines.

Уровень техникиState of the art

Узел электропривода машины обычно содержит первичный источник энергии, такой как двигатель внутреннего сгорания и т.п., генератор, силовую схему и один или более тяговых электродвигателей, связанных с одним или более ведущими колесами или тяговыми устройствами. Когда машина движется, механическая энергия, созданная первичным источником энергии или двигателем, в генераторе преобразуется в электроэнергию. Эта электроэнергия обычно обрабатывается и/или приводится к определенным параметрам силовой схемой перед тем, как будет подана на тяговые электродвигатели. Кроме того, силовая схема выборочно активирует тяговые электродвигатели с желаемым крутящим моментом, чтобы вызвать движение ведущих колес. Тяговые электродвигатели преобразуют электроэнергию обратно в механическую энергию для привода колес и приведения в движение машины или транспортного средства с электрическим приводом.An electric drive assembly of a machine typically comprises a primary energy source, such as an internal combustion engine and the like, a generator, a power circuit and one or more traction motors connected to one or more drive wheels or traction devices. When the machine moves, the mechanical energy created by the primary source of energy or the engine in the generator is converted into electricity. This electricity is usually processed and / or reduced to certain parameters by a power circuit before being supplied to the traction motors. In addition, the power circuit selectively activates traction motors with the desired torque to cause the drive wheels to move. Traction motors convert electrical energy back into mechanical energy to drive wheels and propel an electrically driven machine or vehicle.

Машина замедляется в режиме работы, в котором оператор желает снизить скорость машины с электрическим приводом. Чтобы замедлить машину в этом режиме, мощность от первичного источника энергии или двигателя снижают. Типичные машины также содержат тормоза и другие типы механизмов замедления скорости, чтобы снизить скорость и/или остановить машину. По мере того как скорость машины уменьшается, количество движения машины передается к тяговым электродвигателям через вращение ведущих колес. Тяговые электродвигатели действуют как генераторы, преобразуя кинетическую энергию машины в электроэнергию, которая подается на узел электропривода. Эта электроэнергия может рассеиваться посредством хранения, потери или любой другой формы потребления узлом электрического привода, чтобы «поглотить» кинетическую энергию машины. В существующих в настоящее время машинах или транспортных средствах с электрическим приводом обычно используют по меньшей мере один замедляющий блок резисторов, посредством которого большое количество кинетической энергии рассеивается в форме тепла.The machine slows down in an operating mode in which the operator wishes to reduce the speed of the electrically driven machine. To slow down the car in this mode, the power from the primary energy source or engine is reduced. Typical cars also contain brakes and other types of deceleration mechanisms to slow down and / or stop the machine. As the speed of the machine decreases, the momentum of the machine is transmitted to the traction motors through the rotation of the drive wheels. Traction electric motors act as generators, converting the kinetic energy of the machine into electricity, which is supplied to the drive unit. This electricity can be dissipated by storage, loss, or any other form of consumption by the electric drive assembly to “absorb” the kinetic energy of the machine. At present, electrically driven machines or vehicles typically use at least one retarding resistor block, through which a large amount of kinetic energy is dissipated in the form of heat.

Типичный блок резисторов для электрического замедления содержит ряд резистивных элементов и изоляторов, посредством которых выделяется тепловая энергия при прохождении через них электрического тока. Благодаря размеру компонент машины и величине момента движения при замедлении, большое количество тепловой энергии может выделяться на резистивных элементах и изоляторах. Эта тепловая энергия может значительно повысить температуру резистивных элементов и изоляторов соответствующих замедляющих блоков резисторов и, если не осуществлять соответствующее управление, может быть нанесен вред всей машине с электрическим приводом.A typical block of resistors for electrical deceleration contains a series of resistive elements and insulators, through which thermal energy is released when an electric current passes through them. Due to the size of the components of the machine and the magnitude of the moment of movement during deceleration, a large amount of thermal energy can be released on resistive elements and insulators. This thermal energy can significantly increase the temperature of the resistive elements and insulators of the corresponding slow-down resistor blocks and, if not properly controlled, can damage the entire electrically driven machine.

В прошлом в различных решениях использовали активные системы охлаждения, такие как принудительная конвекция с помощью вентилятора или воздуходувки, чтобы создать воздушный поток на резистивные элементы и изоляторы замедляющих блоков и снизить их температуры. Хотя такие активные системы охлаждения могут компенсировать изменение температуры резистивных элементов замедляющих блоков, эти системы не могут полностью учесть изменение температуры изоляторов замедляющих блоков. Более конкретно, изоляторы замедляющего блока резисторов чувствительны к локальным горячим точкам или неравномерному распределению температуры, а также к условиям перегрева или резким увеличениям температуры при отключении воздуходувки. Температура изоляторов, возникающая в результате появления таких локальных горячих точек и условий перегрева, может значительно превышать допустимые пороги и при этом оставаться необнаруженной существующими на сегодня решениями для охлаждения.In the past, various solutions used active cooling systems, such as forced convection with a fan or blower, to create airflow to the resistive elements and insulators of the slowdown units and lower their temperatures. Although such active cooling systems can compensate for the temperature change of the resistive elements of the slowing down blocks, these systems cannot fully take into account the temperature change of the insulators of the slowing down blocks. More specifically, the insulators of the retarding resistor block are sensitive to local hot spots or uneven temperature distribution, as well as to overheating conditions or sharp temperature increases when the blower is turned off. The temperature of the insulators resulting from the occurrence of such local hot spots and overheating conditions can significantly exceed the permissible thresholds and at the same time remain undetected by the existing cooling solutions.

Соответственно, существует необходимость обеспечить более стойкое и надежное средство минимизации условий перегрева замедляющих блоков, связанных с машинами с электроприводом, не полагаясь исключительно на пассивное и/или активное охлаждение. Кроме того, существует необходимость упреждающе ограничивать энергию, попадающую на резистивные элементы и изоляторы замедляющих блоков. Раскрытые системы и способы направлены на решение изложенных выше одной или более проблем.Accordingly, there is a need to provide a more stable and reliable means of minimizing the overheating conditions of the deceleration units associated with electric machines, not relying solely on passive and / or active cooling. In addition, there is a need to proactively limit the energy incident on the resistive elements and insulators of the slowing down units. Disclosed systems and methods are aimed at solving the above one or more problems.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В одном из вариантов настоящего изобретения обеспечивается способ снижения номинальных параметров замедляющего блока резисторов машины. При этом способе определяют температуру резистивных элементов и изоляторов, относящихся к замедляющему блоку резисторов, формируют сигнал запуска, если температура любого из резистивных элементов и изоляторов превышает соответствующий температурный порог, и определяют величину снижения номинальных параметров, которая должна быть применена к трансмиссии, связанной с машиной, в ответ на сигнал запуска. Величина снижения номинальных параметров основывается по меньшей мере частично на анализе обратной связи и упреждающем анализе температуры резистивных элементов и изоляторов. Величина снижения номинальных параметров соответствует снижению параметра замедления для трансмиссии.In one embodiment of the present invention, there is provided a method of reducing the ratings of a decelerating block of resistors of a machine. With this method, the temperature of the resistive elements and insulators related to the slowing down block of resistors is determined, a start signal is generated if the temperature of any of the resistive elements and insulators exceeds the corresponding temperature threshold, and the magnitude of the reduction of the nominal parameters to be applied to the transmission associated with the machine is determined in response to a trigger signal. The magnitude of the nominal reduction is based at least in part on feedback analysis and proactive temperature analysis of resistive elements and insulators. The magnitude of the reduction in nominal parameters corresponds to a decrease in the deceleration parameter for the transmission.

Другой объект изобретения относится к способу снижения номинальных параметров замедляющего блока резисторов. При этом способе определяют температуру резистивных элементов и изоляторов, связанных с замедляющим блоком резисторов, формируют сигнал запуска, если какая-либо из температур резистивных элементов и изоляторов превышает соответствующий температурный порог, определяют значение снижения номинальной мощности в ответ на сигнал запуска, определяют значение ограничения мощности в ответ на сигнал запуска и определяют коэффициент снижения номинального параметра на основе значений снижения номинальной мощности и ограничения мощности. Значение снижения номинальной мощности основывается по меньшей мере частично на анализе обратной связи температур резистивных элементов и изоляторов. Значение ограничения мощности основывается по меньшей мере частично на упреждающем анализе температуры резистивных элементов и изоляторов. Коэффициент снижения номинального параметра соответствует снижению параметра замедления трансмиссии, связанной с машиной.Another object of the invention relates to a method for reducing the nominal parameters of the slowing down block of resistors. With this method, the temperature of the resistive elements and insulators associated with the slow-down block of resistors is determined, a start signal is generated if any of the temperatures of the resistive elements and insulators exceeds the corresponding temperature threshold, the value of the nominal power reduction in response to the start signal is determined, the power limitation value is determined in response to the trigger signal, and determine the reduction coefficient of the nominal parameter based on the values of the reduction of the rated power and power limitation. The value of the reduction in rated power is based at least in part on an analysis of the feedback of the temperatures of resistive elements and insulators. The power limitation value is based at least in part on the proactive temperature analysis of resistive elements and insulators. The reduction factor corresponds to a reduction in the transmission deceleration parameter associated with the machine.

Еще один объект изобретения относится к системе снижения номинального параметра электрического замедления для машины, имеющей по меньшей мере замедляющий блок резисторов и трансмиссию. Система снижения номинального параметра содержит инвертор, выполненный с возможностью передачи мощности между трансмиссией и замедляющим блоком резисторов, и контроллер, электрически связанный с инвертором. Контроллер выполнен с возможностью регулировки величины мощности, передаваемой на замедляющий блок резисторов, основываясь на температурах резистивных элементов и изоляторов замедляющего блока резисторов. Контроллер формирует сигнал запуска, если любая из температур резистивных элементов и изоляторов превышает соответствующий температурный порог, и определяет величину снижения номинального параметра, которая должна применяться для трансмиссии в ответ на сигнал запуска. Величина снижения номинального параметра основывается по меньшей мере частично на анализах обратной связи и упреждения температур резистивных элементов и изоляторов. Величина снижения номинального параметра соответствует снижению параметра замедления для трансмиссии.Another object of the invention relates to a system for reducing the nominal parameter of electric deceleration for a machine having at least a decelerating block of resistors and a transmission. The system for reducing the nominal parameter comprises an inverter configured to transmit power between the transmission and the decelerating block of resistors, and a controller electrically connected to the inverter. The controller is configured to adjust the amount of power transmitted to the slowdown resistor block based on the temperatures of the resistive elements and insulators of the slowdown resistor block. The controller generates a start signal if any of the temperatures of the resistive elements and insulators exceeds the corresponding temperature threshold, and determines the amount of reduction of the nominal parameter, which should be used for transmission in response to the start signal. The magnitude of the reduction in the nominal parameter is based at least in part on feedback analyzes and temperature prediction of resistive elements and insulators. The amount of reduction in the nominal parameter corresponds to a decrease in the deceleration parameter for the transmission.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 - пример машины с электрическим приводом, соответствующей настоящему изобретению.Figure 1 is an example of an electrically driven machine according to the present invention.

Фиг.2 - блок-схема последовательности выполнения операций способа снижения номинального параметра для замедляющего блока резисторов машины с электрическим приводом.Figure 2 is a flowchart of a method for reducing a nominal parameter for a decelerating block of resistors of an electric drive machine.

Фиг.3 - стратегия управления снижением номинального параметра в применении к типичной машине с электрическим приводом.Figure 3 is a strategy for controlling the reduction of a nominal parameter as applied to a typical machine with an electric drive.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Теперь будет сделана подробная ссылка на конкретные варианты осуществления или признаки, примеры которых поясняются на сопроводительных чертежах. Обычно на всех чертежах будут использоваться соответствующие одинаковые позиции для обращения к одной и той же или соответствующей детали.A detailed reference will now be made to specific embodiments or features, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Typically, all drawings will use the corresponding same reference numerals to refer to the same or corresponding part.

На фиг.1 схематично показан пример машины 100, в которой может использоваться электрический привод для создания движения. Машина 100 может использоваться как рабочая машина, чтобы выполнять конкретный тип работы, связанный с такой отраслью, как разработка месторождений, строительство, сельское хозяйство, транспортирование или любой другой соответствующей отраслью, известной в технике. Например, машина 100 может быть землеройной машиной, морским судном, воздушным судном, трактором, внедорожным грузовиком, пассажирским шоссейным транспортным средством или любой другой подвижной машиной. Как показано на фигуре, типичная машина 100 с электрическим приводом может, по существу, содержать первичный источник 102 энергии, узел 104 электрического привода, трансмиссию 106 и т.п. Источник 102 энергии может содержать, например, дизельный двигатель, бензиновый двигатель, двигатель на природном газе или любой другой тип двигателя внутреннего сгорания, обычно используемого для генерации мощности. Машина 100 может также использовать любой другой подходящий источник энергии, такой как, например, топливный элемент и т.п. Узел 104 электрического привода может быть выполнен с возможностью, по существу, управления мощностью, генерируемой двигателем 102, и содержит генератор 108, схему 110 выпрямителя, узел 112 замедляющих блоков резисторов, схему 114 инвертора и т.п. Трансмиссия 106 может содержать один или более тяговых электродвигателей 116, соединенных с одним или более тяговыми устройствами или приводными колесами 118 для создания движения машины 100.Figure 1 schematically shows an example of a machine 100 in which an electric drive can be used to create movement. Machine 100 can be used as a work machine to perform a specific type of work related to an industry such as mining, construction, agriculture, transportation, or any other relevant industry known in the art. For example, the machine 100 may be an earth moving machine, a marine vessel, an aircraft, a tractor, an off-road truck, a passenger highway vehicle, or any other mobile vehicle. As shown in the figure, a typical electric drive machine 100 may essentially comprise a primary energy source 102, an electric drive assembly 104, a transmission 106, and the like. The energy source 102 may comprise, for example, a diesel engine, gasoline engine, natural gas engine, or any other type of internal combustion engine commonly used to generate power. Machine 100 may also use any other suitable energy source, such as, for example, a fuel cell or the like. The electric drive assembly 104 may be configured to substantially control the power generated by the motor 102, and includes a generator 108, a rectifier circuit 110, a resistor block slowing block 112, an inverter circuit 114, and the like. Transmission 106 may include one or more traction motors 116 connected to one or more traction devices or drive wheels 118 to create movement of the machine 100.

При работе в режиме хода, или когда машина 100 ускоряется, мощность может передаваться от двигателя 102 в направлении приводных колес 118, как указано сплошными стрелками, чтобы вызвать движение. Конкретно, двигатель 102 может создавать выходной крутящий момент для генератора 108, который может, в свою очередь, преобразовывать механический крутящий момент в электроэнергию. Электроэнергия может генерироваться в форме мощности переменного тока (AC). Мощность переменного тока может затем быть преобразована в постоянный ток (DC) схемой 110 выпрямителя и снова преобразована в соответствующую величину мощности переменного тока схемой 114 инвертора. Результирующая мощность переменного тока может использоваться для привода тяговых электродвигателей 116 и связанных с ними приводных колес 118, как это известно в технике.When running, or when the machine 100 is accelerating, power can be transmitted from the engine 102 in the direction of the drive wheels 118, as indicated by solid arrows, to cause movement. Specifically, the engine 102 can generate an output torque for the generator 108, which can, in turn, convert mechanical torque to electricity. Electricity can be generated in the form of AC power. The AC power can then be converted to direct current (DC) by the rectifier circuit 110 and again converted to the corresponding AC power by the inverter circuit 114. The resulting AC power can be used to drive traction motors 116 and associated drive wheels 118, as is known in the art.

При работе в режиме замедления мощность может генерироваться за счет механического вращения приводных колес 118 и направляться к узлу 112 замедляющих блоков резисторов, как указано пунктирными стрелками. В частности, кинетическая энергия движущейся машины 100 может быть преобразована во вращательную мощность на приводных колесах 118. Вращение приводных колес 118 может дополнительно вращать электродвигатели 116, чтобы генерировать электроэнергию, например, в форме мощности переменного тока. Схема 114 инвертора может служить в качестве моста для преобразования мощности, поданной электродвигателями 116, в мощность постоянного тока. Рассеяние мощности постоянного тока, генерируемой электродвигателями 116, может создавать противовращательный крутящий момент в приводных колесах 118, чтобы замедлить машину 100. Такое рассеяние может происходить при пропускании генерированного тока, обеспечиваемого схемой 114 инвертора, через значительное электрическое сопротивление, обеспечиваемое замедляющим блоком 112 резисторов. Избыточное тепло, выделяемое в замедляющем блоке 112 резисторов, может отводиться пассивно или активно, используя, например, вентилятор и т.п.When operating in deceleration mode, power can be generated due to mechanical rotation of the drive wheels 118 and directed to the node 112 of the slowing down blocks of resistors, as indicated by dashed arrows. In particular, the kinetic energy of the moving machine 100 can be converted into rotational power on the drive wheels 118. The rotation of the drive wheels 118 can further rotate the motors 116 to generate electric power, for example, in the form of AC power. The inverter circuit 114 can serve as a bridge for converting the power supplied by the electric motors 116 into direct current power. The dissipation of the direct current power generated by the motors 116 can create counter-rotational torque in the drive wheels 118 to slow down the machine 100. Such dissipation can occur when passing the generated current provided by the inverter circuit 114 through the significant electrical resistance provided by the retardation block 112 of the resistors. The excess heat generated in the slow-down block 112 of the resistors can be removed passively or actively, using, for example, a fan, etc.

Снова со ссылкой на фиг.1, замедляющий блок 112 может содержать множество резистивных элементов 120 и изоляторов 122, размещенных с возможностью поглощения электроэнергии, обеспечиваемой машиной 100 во время работы в режиме замедления, и рассеивания электроэнергии в форме тепловой энергии. Более конкретно, замедляющий блок 112 может содержать первый замедляющий блок 124 резисторов и второй замедляющий блок 126 резисторов, каждый из которых имеет независимо управляемую решетку из резистивных элементов 120 и изоляторов 122. Например, резистивные элементы 120 первого замедляющего блока 124 могут быть выполнены с возможностью приема тока от схемы 114 инвертора через один или более переключателей или схему 128 контактора. Изоляторы 122 первого замедляющего блока 124 могут служить для приема тепла, выделяемого резистивными элементами 120. Когда схема 128 контактора замыкается, электроэнергия, соответствующая току, генерируемому электродвигателями 116, может по меньшей мере частично проходить через первый замедляющий блок 124 и рассеиваться в виде тепла. Резистивные элементы 120 и изоляторы 122 второго замедляющего блока 126 могут аналогично быть выполнены с возможностью приема электроэнергии через схему 130 прерывателя и рассеивания избыточной электроэнергии в форме тепла.Again, with reference to FIG. 1, the deceleration unit 112 may comprise a plurality of resistive elements 120 and insulators 122 arranged to absorb electrical energy provided by the machine 100 during deceleration operation and dissipate electrical energy in the form of thermal energy. More specifically, the slowdown unit 112 may include a first slowdown block of resistors 124 and a second slowdown block 126 of resistors, each of which has an independently controlled array of resistive elements 120 and insulators 122. For example, the resistive elements 120 of the first slowdown block 124 can be adapted to receive current from the inverter circuit 114 through one or more switches or contactor circuit 128. The insulators 122 of the first slow-down unit 124 can be used to receive heat generated by the resistive elements 120. When the contactor circuit 128 is closed, the electric power corresponding to the current generated by the electric motors 116 can at least partially pass through the first slow-down block 124 and dissipate as heat. Resistive elements 120 and insulators 122 of the second slow-down unit 126 can likewise be adapted to receive electricity through the circuit breaker circuit 130 and dissipate excess electricity in the form of heat.

Как дополнительно показано на фиг.1, электрический привод 104 машины 100 может быть снабжен системой 132 снижения номинальных параметров при электрическом замедлении, имеющей, по меньшей мере, контроллер 134, электрически связанный со схемой 114 инвертора. Кроме того, посредством управления схемой 114 инвертора контроллер 134 может управлять, с возможностью регулирования, величиной мощности, передаваемой от трансмиссии 106 к замедляющему блоку 112 резисторов во время работы в режиме замедления, и, таким образом, снижать общий параметр замедления для трансмиссии 106. Контроллер 134 может быть встроен или интегрирован в средство управления машины 100 и быть реализован, используя один или более процессоров, микропроцессоров, контроллеров, микроконтроллеров, модулей электронного управления (ЕСМ), блоков электронного управления (ECU) или любые другие соответствующие средства для электронного управления функциональными возможностями машины 100. Контроллер 134 может быть дополнительно выполнен с возможностью работы в соответствии с заданным алгоритмом или набором команд для управления замедляющим блоком 112 резисторов и снижением его номинальных параметров через схему 114 инвертора и на основе различных рабочих режимов машины 100. Такой алгоритм или набор команд могут считываться или вводиться в память контроллера 134.As further shown in FIG. 1, the electric drive 104 of the machine 100 may be provided with an electric deceleration reduction system 132 having at least a controller 134 electrically connected to the inverter circuit 114. In addition, by controlling the inverter circuit 114, the controller 134 can control, with the possibility of regulation, the amount of power transmitted from the transmission 106 to the deceleration block 112 of the resistors during deceleration operation, and thereby reduce the overall deceleration parameter for the transmission 106. The controller 134 may be integrated or integrated into the control means of machine 100 and be implemented using one or more processors, microprocessors, controllers, microcontrollers, electronic control modules (ECMs), block electronic control unit (ECU) or any other appropriate means for electronically controlling the functionality of the machine 100. The controller 134 may further be configured to operate in accordance with a predetermined algorithm or set of instructions for controlling the slow-down unit 112 of the resistors and lowering its nominal parameters through the inverter circuit 114 and based on the various operating modes of machine 100. Such an algorithm or set of instructions may be read or entered into the memory of controller 134.

Как показано на фиг.2, обеспечивается примерный способ или алгоритм, посредством которого такой контроллер 134 может управлять снижением номинальных параметров замедляющего блока 112 резисторов. В целом, способ, показанный на фиг.2, может конфигурировать контроллер 134, чтобы непрерывно контролировать температуру узла 112 замедляющего блока резисторов во время обычных операций машины 100 и снижать параметр замедления трансмиссии 106, если температура замедляющего блока 112 резисторов приближается к потенциальному состоянию перегрева. Как показано на фиг.2, контроллер 134 может в первую очередь на этапе S1 определять температуру резистивных элементов 120 и изоляторов 122 как первого, так и второго замедляющих блоков 124, 126 резисторов. Температуры резистивных элементов 120 и изоляторов 122 могут затем сравниваться с заданными значениями температурных порогов, соответствующими резистивным элементам 120 и изоляторам 122. Поскольку тепловые характеристики резистивных элементов 120 и изоляторов 122 могут изменяться, температурные пороги могут содержать первое заданное пороговое значение, соответствующее резистивным элементам 120, и второе заданное пороговое значение, соответствующее изоляторам 122 каждого замедляющего блока 124, 126 резисторов. Если температуры резистивных элементов 120 и изоляторов 122 находятся в пределах допустимого рабочего диапазона, контроллер 134 на этапе S2 может просто поддерживать или устанавливать на исходное нулевое значение величину снижения номинального параметра, которая должна применяться к замедляющему блоку 112, и, таким образом, позволить трансмиссии 106 осуществлять замедление с неограниченным параметром замедления. Однако если любая из температур резистивных элементов 120 и изоляторов 122 превышает свой соответствующий порог, контроллер 134 на этапе S3 может формировать один или более сигналов запуска.As shown in FIG. 2, an exemplary method or algorithm is provided by which such a controller 134 can control the reduction of the nominal parameters of the delay unit 112 of the resistors. In general, the method shown in FIG. 2 may configure the controller 134 to continuously monitor the temperature of the retardation unit 112 of the resistor unit during normal operations of the machine 100 and to reduce the deceleration parameter of the transmission 106 if the temperature of the retardation unit 112 of the resistors approaches a potential overheating condition. As shown in FIG. 2, the controller 134 may, in step S1, first determine the temperature of the resistive elements 120 and the insulators 122 of both the first and second slowdown resistor blocks 124, 126. The temperatures of the resistive elements 120 and the insulators 122 can then be compared with the predetermined temperature thresholds corresponding to the resistive elements 120 and the insulators 122. Since the thermal characteristics of the resistive elements 120 and the insulators 122 can change, the temperature thresholds may contain a first predetermined threshold value corresponding to the resistive elements 120, and a second predetermined threshold value corresponding to the insulators 122 of each decelerating unit 124, 126 of resistors. If the temperatures of the resistive elements 120 and the insulators 122 are within the permissible operating range, the controller 134 in step S2 can simply maintain or set the initial value of the reduction of the nominal parameter to be applied to the deceleration unit 112, and thus enable the transmission 106 slow down with unlimited slowdown parameter. However, if any of the temperatures of the resistive elements 120 and the insulators 122 exceeds its corresponding threshold, the controller 134 in step S3 may generate one or more trigger signals.

Когда сигнал запуска сформирован, контроллер 134 может на этапе S4 определить значение снижения номинальной мощности, основываясь на анализе обратной связи температур резистивных элементов 120 и изоляторов 122. Значение для снижения номинальной мощности может соответствовать такой степени снижения, которая требуется для предотвращения дальнейшего увеличения температуры замедляющих блоков 124, 126 резисторов. Например, это значение для снижения номинальной мощности может разрешить контроллеру 134 увеличить величину снижения на основе степени, на которую превышены температурные пороги. Дополнительно, если формируется сигнал запуска, контроллер 134 может также выполнить упреждающий анализ, чтобы определить значение ограничения мощности, как показано на этапах S4-S6 на фиг.2. Значение ограничения мощности может соответствовать общей величине мощности, которую разрешено передать на замедляющие блоки 124, 126 резисторов. Например, значение ограничения мощности может позволить контроллеру 134 замедлить повышение температур замедляющих блоков 124, 126, быстро уменьшая параметр замедления узла 112 замедляющих блоков резисторов. На этапе S4 контроллер 134 может определить, был ли сигнал запуска сформирован в ответ на перегрев резистивного элемента 120 или в ответ на перегрев изолятора 122. Контроллер 134 на этапе S5 может дополнительно вычислить или определить плотность воздуха, атмосферное давление, скорость относительно земли или любую другую информацию, касающуюся условий машины работы 100. Основываясь на типе запускающего сигнала и одном или более рабочих условиях машины 100, контроллер 134 может на этапе S6 сформировать соответствующее значение предела мощности. Контроллер может затем на этапе S7 определить величину снижения, которая должна быть применена к узлу 112 замедления, основываясь на обоих значениях, то есть на значении снижения мощности и на значении ограничения мощности. В дальнейшем, на этапе S8, управляя схемой 114 инвертора, контроллер 134 может ограничить величину мощности, которая передается к замедляющим блокам 112 резисторов от трансмиссии 106, в соответствии с величиной снижения, определенной на этапе S7.When the trigger signal is generated, the controller 134 may, in step S4, determine the value of the reduction of the rated power based on the analysis of the feedback of the temperatures of the resistive elements 120 and the insulators 122. The value for reducing the rated power may correspond to the degree of reduction that is required to prevent a further increase in the temperature of the slowing down units 124, 126 resistors. For example, this value to reduce the rated power may allow the controller 134 to increase the amount of reduction based on the degree to which the temperature thresholds are exceeded. Additionally, if a trigger signal is generated, the controller 134 may also perform a proactive analysis to determine the power limit value, as shown in steps S4-S6 of FIG. 2. The power limit value may correspond to the total amount of power that is allowed to transmit to the delay units 124, 126 of the resistors. For example, a power limiting value may allow the controller 134 to slow down the temperature rise of the slowing down units 124, 126, quickly decreasing the slowing down parameter of the slowdown resistor unit 112. In step S4, the controller 134 can determine whether the trigger signal was generated in response to the overheating of the resistive element 120 or in response to the overheating of the insulator 122. The controller 134 in step S5 can further calculate or determine air density, atmospheric pressure, speed relative to the ground, or any other information regarding the conditions of the operation machine 100. Based on the type of the trigger signal and one or more operating conditions of the machine 100, the controller 134 may generate a corresponding power limit value in step S6. The controller may then, in step S7, determine the amount of reduction to be applied to the deceleration unit 112 based on both values, that is, the power reduction value and the power limitation value. Subsequently, in step S8, by controlling the inverter circuit 114, the controller 134 may limit the amount of power that is transmitted to the retardation units 112 of the resistors from the transmission 106 in accordance with the reduction amount determined in step S7.

Далее на фиг.3 схематично приводится более подробное изображение примерной системы 132 снижения номинального параметра или, более конкретно, контроллера 134 этой системы 132 снижения. Как показано на фигуре, контроллер 134 системы снижения может обычно состоять из модуля 136 монитора, модуля 138 обратной связи, упреждающего модуля 140, выходного модуля 142 и т.п. Модуль 136 контроля может быть выполнен с возможностью непрерывного контроля температуры резистивных элементов 120 и изоляторов 122 каждым из замедляющих блоков 124, 126 резисторов, первым и вторым, для любых потенциальных условий перегрева. Более конкретно, температуры резистивных элементов 120 и изоляторов 122 могут сравниваться с соответствующими порогами, которые задаются внутри контроллера 134. Пороги могут содержать первое пороговое значение, которое должно сравниваться с температурой резистивных элементов 120, и второе пороговое значение, которое должно сравниваться с температурой изоляторов 122. Пороговые значения могут быть заданными константами или быть получены динамически, основываясь на текущих рабочих условиях машины 100 и т.п. Дополнительно, температуры резистивных элементов 120 и изоляторов 122 могут обеспечиваться заранее запрограммированной тепловой моделью блоков резисторов и т.п., которая отображает ожидаемые температуры резистивных элементов 120 и изоляторов 122, основываясь на различных рабочих режимах машины 100. Если температуры резистивных элементов 120 и изоляторов 122, определенные модулем 136 монитора полностью находятся в допустимых пределах и не превышают их соответствующих порогов, контроллер 134 может принять решение, что никакое снижение потенциального параметра не требуется. Однако если какая-либо из температур резистивных элементов 120 или изоляторов 122 превышает соответствующий порог, контроллер 134 может принять решение, что снижение требуется, чтобы понизить параметр замедления трансмиссии 106 и, таким образом, сформировать соответствующий сигнал запуска. Модуль 136 может обеспечивать более одного сигнала запуска. Например, как показано на фиг.3, модуль 136 монитора может формировать сигнал запуска, соответствующий потенциальному перегреву резистивных элементов 120, сигнал запуска, соответствующий потенциальному перегреву изоляторов 122, и/или сигнал запуска, соответствующий потенциальному перегреву одного или более резистивных элементов 120 и изоляторов 122.Referring now to FIG. 3, a more detailed view is schematically shown of an exemplary reduction system 132, or more specifically, a controller 134 of this reduction system 132. As shown, the reduction system controller 134 may typically consist of a monitor module 136, a feedback module 138, a feed-forward module 140, an output module 142, and the like. The control module 136 may be configured to continuously monitor the temperature of the resistive elements 120 and the insulators 122 by each of the slowing down resistor blocks 124, 126, the first and second, for any potential overheating conditions. More specifically, the temperatures of the resistive elements 120 and the insulators 122 can be compared with the corresponding thresholds that are set within the controller 134. The thresholds can contain a first threshold value that must be compared with the temperature of the resistive elements 120 and a second threshold value that must be compared with the temperature of the insulators 122 The threshold values may be predetermined constants or be obtained dynamically based on the current operating conditions of the machine 100, etc. Additionally, the temperatures of the resistive elements 120 and insulators 122 can be provided by a pre-programmed thermal model of resistor blocks and the like, which displays the expected temperatures of the resistive elements 120 and insulators 122, based on the different operating modes of the machine 100. If the temperatures of the resistive elements 120 and insulators 122 defined by the monitor module 136 are completely within acceptable limits and do not exceed their respective thresholds, the controller 134 may decide that no reduction is potentially This parameter is not required. However, if any of the temperatures of the resistive elements 120 or insulators 122 exceeds a corresponding threshold, the controller 134 may decide that a reduction is required in order to lower the deceleration parameter of the transmission 106 and thereby generate an appropriate trigger signal. Module 136 may provide more than one trigger signal. For example, as shown in FIG. 3, the monitor module 136 may generate a trigger signal corresponding to the potential overheating of the resistive elements 120, a trigger signal corresponding to the potential overheating of the insulators 122, and / or a trigger signal corresponding to the potential overheating of one or more resistive elements 120 and insulators 122.

В ответ на один или более сигналов запуска, формируемых модулем 136 монитора, модуль 138 обратной связи может выполнить анализ обратной связи температур резистивных элементов 120 и изоляторов 122, чтобы определить значение снижения мощности. Как показано на этапе S4 фиг.2, основываясь на степени, в которой превышаются температурные пороги, модуль 138 обратной связи может принять решение, что требуется соответствующее значение снижения мощности или определить степень снижения. Как показано на фиг.3, например, модуль 138 обратной связи может это выполнить, используя способ пропорционально-интегрирующего управления 144 или любой другой соответствующий способ регулирования с обратной связью, обычно используемый в технике. Модуль 138 обратной связи может дополнительно содержать управление 146 защитой от интегрального насыщения, чтобы компенсировать любое насыщение, которое может возникнуть во время анализа обратной связи. Упреждающий модуль 140 может дополнительно отреагировать на один или более сигналов запуска, формируемых модулем 136 монитора, выполняя упреждающий анализ. Кроме того, как показано на этапах S4-S6 на фиг.2, упреждающий модуль 140 может определить значение ограничения мощности, основываясь на типе сформированного сигнала запуска, температуре резистивных элементов 120 и изоляторов 122, плотности воздуха, атмосферном давлении и/или скорости относительно земли, связанной с машиной 100. Выходной модуль 142, показанный на фиг.3, может принимать значения снижения мощности и ограничения мощности, соответственно, определенные модулями 138, 140 обратной связью и упреждения. Как показано на фигуре, выходной модуль 142 может дополнительно объединять или суммировать значения снижения мощности и ограничения мощности, чтобы получить в результате сумму значения снижения мощности и значения ограничения мощности или величину снижения, которая должна применяться для узла 112 замедляющих блоков резисторов. Кроме того, результирующая величина снижения может быть интерпретирована контроллером 134 как величина, на которую требуется ограничить мощность, которой позволяется проходить через схему 114 инвертора и замедляющим блокам 124, 126 резисторов.In response to one or more triggering signals generated by the monitor module 136, the feedback module 138 may perform a temperature feedback analysis of the resistive elements 120 and the insulators 122 to determine a power reduction value. As shown in step S4 of FIG. 2, based on the degree to which temperature thresholds are exceeded, the feedback module 138 may decide that an appropriate power reduction value is required or to determine the degree of reduction. As shown in FIG. 3, for example, feedback module 138 can accomplish this using a proportional-integrating control 144 or any other appropriate feedback control method commonly used in the art. Feedback module 138 may further include integral saturation protection control 146 to compensate for any saturation that may occur during feedback analysis. Proactive module 140 may further respond to one or more trigger signals generated by monitor module 136 by performing proactive analysis. In addition, as shown in steps S4-S6 of FIG. 2, the pre-emptive module 140 can determine the power limit value based on the type of the triggered signal, the temperature of the resistive elements 120 and the insulators 122, air density, atmospheric pressure and / or speed relative to the ground associated with machine 100. The output module 142, shown in FIG. 3, may receive power reduction and power limitation values, respectively, determined by feedback and lead modules 138, 140. As shown in the figure, the output module 142 may further combine or summarize the power reduction and power limiting values to result in the sum of the power reduction values and the power limiting values or the reduction amount to be applied to the block 112 of the resistor block units. In addition, the resulting reduction value can be interpreted by the controller 134 as the amount by which it is necessary to limit the power that is allowed to pass through the inverter circuit 114 and the slowdown resistor blocks 124, 126.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

В целом, предшествующее изобретение демонстрирует полезность при различном промышленном применении, таком как строительная и горнодобывающая промышленность, при минимизации режимов перегрева в узлах замедляющих блоков резисторов рабочих транспортных средств и/или машин, таких как экскаваторные погрузочные машины, трамбовочные катки, валочно-пакетирующие машины, лесохозяйственные машины, промышленные погрузчики, погрузочные машины с задней разгрузкой, автопогрузчики и т.п. Одним из примеров машины, пригодной для использования раскрытых систем и способов, является большой внедорожный грузовик, такой как самосвал. Примеры внедорожных грузовиков обычно используются в шахтах, на строительных площадках и в карьерах. Внедорожные грузовики могут иметь полезную грузоподъемность 100 тонн или более и двигаться со скоростью 40 миль в час или более при полной загрузке.In general, the preceding invention demonstrates usefulness in various industrial applications, such as construction and mining, while minimizing overheating conditions in the nodes of slowing down resistor blocks of working vehicles and / or machines, such as excavator loading machines, rammers, feller bunchers, forestry machines, industrial loaders, rear unloaders, forklifts, etc. One example of a machine suitable for using the disclosed systems and methods is a large off-road truck, such as a dump truck. Examples of off-road trucks are commonly used in mines, on construction sites, and in quarries. Off-road trucks can have a payload of 100 tons or more and drive at a speed of 40 miles per hour or more when fully loaded.

Такие рабочие грузовики или машины должны быть способны преодолевать крутые склоны и работать во множестве различных сред. В таких условиях эти машины часто должны входить в режим замедления на длительные периоды времени, во время которых резистивные элементы и изоляторы соответствующих замедляющих блоков резисторов чувствительны к перегреву. Хотя для предотвращения таких режимов перегрева могут приниматься пассивные и/или активные меры охлаждения, такие меры могут быть неспособны полностью точно определять и/или компенсировать увеличение температуры замедляющих блоков резисторов. Раскрытые здесь системы и способы обеспечивают дополнительные меры по предотвращению режимов перегрева замедляющих блоков резисторов, которые могут использоваться в качестве автономного решения или в сочетании с пассивными и/или активными системами охлаждения блоков резисторов.Such work trucks or machines must be able to climb steep slopes and work in many different environments. Under such conditions, these machines often have to go into deceleration mode for long periods of time, during which the resistive elements and insulators of the corresponding slowing-down resistor blocks are sensitive to overheating. Although passive and / or active cooling measures may be taken to prevent such overheating conditions, such measures may not be able to fully determine and / or compensate for the increase in temperature of the retarding resistor blocks. The systems and methods disclosed herein provide additional measures to prevent overheating modes of slowing-down resistor blocks that can be used as a stand-alone solution or in combination with passive and / or active cooling systems of resistor blocks.

Из вышесказанного следует понять, что, хотя для целей иллюстрации были описаны лишь некоторые варианты осуществления, альтернативы и модификации, следующие из этого описания, должны быть понятны специалистам в данной области техники. Эти и другие варианты считаются эквивалентами и находятся в пределах сущности и объема настоящего изобретения и приложенной формулы изобретения.From the foregoing, it should be understood that, although for the purposes of illustration, only certain embodiments have been described, alternatives and modifications resulting from this description should be understood by those skilled in the art. These and other options are considered equivalents and are within the essence and scope of the present invention and the attached claims.

Claims

1. A method of reducing the nominal parameter for the node (112) of the slowdown resistor blocks of the machine (100), comprising the steps of:
determine the temperature of the resistive elements (120) and insulators (122) related to the node (112) of the slowing down resistor blocks;
generating a start signal if the temperature of the resistive elements (120) or insulators (122) exceeds the corresponding temperature threshold; and
determining the amount of reduction in the nominal parameter applied to the transmission (106) associated with the machine (100) in response to the start signal, wherein said reduction amount is based, at least in part, on the feedback analysis and the proactive analysis of the temperature of the resistive elements (120 ) and insulators (122), and the indicated decrease corresponds to a decrease in the transmission deceleration parameter (106).

2. The method according to claim 1, in which the indicated reduction value is zero when the temperature of the resistive elements (120) and insulators (122) is below the corresponding temperature thresholds, while providing a complete transmission deceleration parameter (106).

3. The method according to claim 1, in which the node (112) of the slowdown resistor blocks comprises a first block (124) of resistive elements (120) and insulators (122) and a second block (126) of resistive elements (120) and insulators (122 ), and the trigger signal is formed on the basis of the temperature of the resistive elements (120) and insulators (122) of the first and second blocks (124, 126).

4. The method according to claim 1, in which the temperature of the resistive elements (120) and insulators (122) is obtained using a predetermined thermal model of the unit (112) of the slowdown resistor blocks, and the temperature thresholds for the resistive elements (120) and insulators (122) are fixed constant values.

5. The method according to claim 1, in which the trigger signal contains one or more feedback trigger signals, a first feed forward trigger signal and a second feed forward trigger signal, wherein the feedback trigger signal corresponds to the result of a temperature feedback analysis of the resistive elements (120) and insulators ( 122), the first proactive trigger signal corresponds to the result of the proactive temperature analysis of the resistive elements (120), and the second proactive trigger signal corresponds to the result of the proactive temperature analysis of the insulators (122).

6. The method according to claim 1, in which the feedback analysis determines the value for reducing the rated power based on the temperatures of the resistive elements (120) and insulators (122), and the proactive analysis determines the value for limiting the power based on the temperatures of the resistive elements (120 ) and insulators (122), as well as on one or more parameters such as air density, atmospheric pressure, and speed relative to the ground.

7. System (132) for reducing the nominal parameter of electric deceleration for a machine (100) containing at least a unit (112) of slowing-down resistor blocks and a transmission (106), containing:
an inverter circuit (114) configured to transmit power between the transmission (106) and the node (112) of the slow-down resistor blocks; and
a controller (134) electrically connected to the inverter circuit (114) and configured to adjust the amount of power transmitted to the unit (112) of the slow-down resistor blocks based on the temperature of the resistive elements (120) and the insulators (122) of the slow-turn resistor block (112) moreover, the controller (134) is configured to generate a trigger signal if the temperature of the resistive elements (120) or insulators (122) exceeds the corresponding temperature threshold, and determine the magnitude of the reduction of the nominal parameter applied to the trans transmission (106) in response to a trigger signal, wherein said reduction value is based, at least in part, on feedback analysis and proactive temperature analysis of resistive elements (120) and insulators (122), and said reduction value corresponds to a reduction in the transmission deceleration parameter (106).

8. The system (132) according to claim 7, in which the node (112) of the slowing down resistor blocks comprises a first resistor block (124) included by the contactor (128) and a second resistor block (126) turned on by the chopper (130), wherein the controller (134) is configured to selectively turn on each of the circuits (128, 130), the contactor and the chopper, through the inverter circuit (114) and generate a start signal, based on the temperature of the resistive elements (120) and insulators (122) of the first and second blocks ( 124, 126) resistors.

9. The system (132) according to claim 7, in which the controller (134) is configured to determine the temperature of the resistive elements (120) and insulators (122) using the thermal model of the unit of the slowing down blocks (112) of resistors pre-programmed in the controller (134 )

10. The system (132) according to claim 7, in which the controller (134) is configured to determine a value for reducing the nominal power based on the analysis of the temperature feedback of the resistive elements (120) and insulators (122), and determining the value of the power limit based proactive temperature analysis of resistive elements (120) and insulators (122).