RU2688563C1 - Electromechanical transmission of self-propelled machine with internal combustion engine - Google Patents
Electromechanical transmission of self-propelled machine with internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688563C1 RU2688563C1 RU2018135348A RU2018135348A RU2688563C1 RU 2688563 C1 RU2688563 C1 RU 2688563C1 RU 2018135348 A RU2018135348 A RU 2018135348A RU 2018135348 A RU2018135348 A RU 2018135348A RU 2688563 C1 RU2688563 C1 RU 2688563C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- braking resistor
- self
- power
- propelled machine
- internal combustion
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 21
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 12
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 16
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- WKVZMKDXJFCMMD-UVWUDEKDSA-L (5ar,8ar,9r)-5-[[(2r,4ar,6r,7r,8r,8as)-7,8-dihydroxy-2-methyl-4,4a,6,7,8,8a-hexahydropyrano[3,2-d][1,3]dioxin-6-yl]oxy]-9-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)-5a,6,8a,9-tetrahydro-5h-[2]benzofuro[6,5-f][1,3]benzodioxol-8-one;azanide;n,3-bis(2-chloroethyl)-2-ox Chemical compound [NH2-].[NH2-].Cl[Pt+2]Cl.ClCCNP1(=O)OCCCN1CCCl.COC1=C(O)C(OC)=CC([C@@H]2C3=CC=4OCOC=4C=C3C(O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@@H]4O[C@H](C)OC[C@H]4O3)O)[C@@H]3[C@@H]2C(OC3)=O)=C1 WKVZMKDXJFCMMD-UVWUDEKDSA-L 0.000 description 1
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D63/00—Motor vehicles or trailers not otherwise provided for
- B62D63/02—Motor vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
- B60H1/14—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
- B60H1/18—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the air being heated from the plant exhaust gases
- B60H1/20—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the air being heated from the plant exhaust gases using an intermediate heat-transferring medium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
- B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
- B60K17/12—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of electric gearing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленным и сельскохозяйственным тракторам, строительно-дорожным машинам, грузовым автомобилям, вездеходам и другим гусеничным и колесным самоходным машинам с электромеханической трансмиссией, предназначенным для выполнения землеройных, строительных, дорожных, транспортных, сельскохозяйственных и других работ.The invention relates to industrial and agricultural tractors, road-building machines, trucks, all-terrain vehicles and other tracked and wheeled self-propelled machines with electromechanical transmission, designed to perform excavation, construction, road, transport, agricultural and other works.
Известна электромеханическая трансмиссия машины с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), содержащая тяговый генератор (мехатронный генераторный модуль), преобразующий механическую энергию ДВС в электрическую энергию, передаваемую на силовые шины, тяговые электродвигатели, входящие в состав мехатронных тяговых модулей и использующиеся для привода ведущих колес или гусениц машины, а также тормозной резистор и систему управления, в состав которой входят органы управления трансмиссией (движением) машины, микропроцессорные контроллеры, в том числе контроллер тормозного резистора, и силовые преобразователи, обеспечивающие реверсивный обмен электрической энергией между силовыми шинами и тяговыми электродвигателями. Тормозной резистор, тяговый генератор и тяговые электродвигатели имеют общую систему жидкостного охлаждения, объединенную с системой охлаждения ДВС (RU 2550408 С1, 10.05.2015).The electromechanical transmission of a car with an internal combustion engine (ICE) is known, which contains a traction generator (mechatronic generator module) that converts the mechanical energy of the engine into electrical energy transmitted to power tires, traction motors that are part of mechatronic traction modules and used to drive the driving wheels or the tracks of the machine, as well as the braking resistor and control system, which consists of the transmission controls (movement) of the machine, microprocessor controllers, including a brake resistor controller, and power converters that provide a reversible exchange of electrical energy between the power buses and traction motors. Braking resistor, traction generator and traction motors have a common liquid cooling system, combined with the cooling system of the internal combustion engine (RU 2550408 C1, 05/10/2015).
Во время работы самоходной машины на ее узлы и агрегаты, в том числе на тормозной резистор и систему его охлаждения, происходит воздействие вибраций, механических и тепловых ударов. В результате этого возможно нарушение электрической изоляции тормозного резистора, проникновение охлаждающей жидкости на его поверхности, находящиеся под высоким напряжением, возникновение утечек тока, электролиз охлаждающей жидкости и выход трансмиссии из строя. Поэтому применение для охлаждения тормозного резистора охлаждающей жидкости ДВС, не относящейся к электроизоляционным жидкостям, приводит к пониженной надежности трансмиссии.During the operation of a self-propelled machine, its components and assemblies, including the braking resistor and its cooling system, are affected by vibrations, mechanical and thermal shocks. As a result, it is possible that the electrical insulation of the brake resistor is disturbed, the coolant penetrates to its surface under high voltage, current leaks, coolant electrolysis and transmission failure. Therefore, the use of engine coolant for non-electrically insulating fluids for cooling the braking resistor results in a reduced reliability of the transmission.
Этот недостаток устранен в гибридной трансмиссии машины с ДВС, содержащей генератор, соединенный с ДВС, выпрямитель, подключенный к шинам постоянного тока, инверторы тяговых электродвигателей, подключенные к этим шинам, а также тормозные резисторы, подключаемые к силовым шинам с помощью автоматических переключателей. Для охлаждения тормозных резисторов используется вентилятор с приводом от электродвигателя, соединенного с дополнительным инвертором (US 8054016 В2, 08.11.2011).This disadvantage is eliminated in a hybrid transmission of a car with an internal combustion engine containing a generator connected to the internal combustion engine, a rectifier connected to DC buses, inverters of traction motors connected to these tires, as well as brake resistors connected to power tires using automatic switches. To cool the brake resistors, a fan is used driven by an electric motor connected to an additional inverter (US 8054016 B2, 11/08/2011).
Аналогичное техническое решение реализовано на самосвале БелАЗ-75600. В его трансмиссии реализовано электродинамическое торможение тяговыми двигателями, работающими в генераторном режиме с отводом теплоты через вентилируемые тормозные резисторы УВТР 2x2000 (Карьерный самосвал БелАЗ-75600. Руководство по эксплуатации. РУПП «Белорусский автомобильный завод», г. Жодино, 2008 г.).A similar technical solution is implemented on the dump truck BelAZ-75600. In its transmission, electrodynamic braking is implemented by traction motors operating in generator mode with heat removal through the ventilated brake resistors UVTR 2x2000 (BelAZ-75600 mining dump truck. Operation manual. Belarusian Automobile Plant, Zhodino, 2008).
Недостатком этой электромеханической трансмиссии является ее повышенная сложность и, соответственно, пониженная надежность, обусловленная применением отдельного привода вентилятора тормозных резисторов.The disadvantage of this electromechanical transmission is its increased complexity and, consequently, reduced reliability, due to the use of a separate brake resistor fan drive.
Наиболее близкой к предложенной является электромеханическая трансмиссия машины с ДВС, содержащая тяговый генератор, соединенный с ДВС и преобразующий его механическую энергию в электрическую, передаваемую на силовые шины, тяговые электродвигатели, связанные с гусеницами или ведущими колесами машины, тормозной резистор с воздушным охлаждением, размещенный в воздушном потоке вентилятора ДВС, и систему управления, в состав которой входят органы управления и контроллеры с силовыми электронными ключами, осуществляющие передачу электрической энергии от силовых шин на обмотки тяговых электродвигателей, которые могут работать в режиме динамического торможения с передачей энергии на силовые шины (RU 2648652 С1, 27.03.2018).Closest to the proposed is an electromechanical transmission of a car with an internal combustion engine that contains a traction generator connected to the internal combustion engine and converts its mechanical energy into electrical energy transmitted to power tires, traction electric motors connected to the tracks or driving wheels of the machine, an air-cooled brake resistor located in the air flow of the fan of the internal combustion engine, and the control system, which includes controls and controllers with power electronic switches This is the energy from the power bus to the windings of the traction motors, which can operate in the dynamic braking mode with energy transfer to the power bus (RU 2648652 C1, 03/27/2018).
Исключение отдельного привода вентилятора тормозных резисторов приводит к повышению надежности трансмиссии.The exclusion of a separate fan drive for braking resistors leads to increased reliability of the transmission.
Однако низкая теплоемкость воздуха приводит к необходимости применения крупногабаритных тормозных резисторов и, соответственно, к увеличению размеров, объема и массы трансмиссии в целом.However, the low heat capacity of air leads to the need to use large-sized brake resistors and, accordingly, to increase the size, volume and mass of the transmission as a whole.
Размещение тормозных резисторов в воздушном потоке вентилятора ДВС усложняет компоновку электромеханической трансмиссии на машине и, по причине последовательного расположения элементов конструкции: «ДВС - вентилятор - тормозной резистор», приводит к увеличению общей длины самоходной машины.Placing brake resistors in the air flow of the internal combustion engine fan complicates the layout of the electromechanical transmission on the machine and, due to the sequential arrangement of the structural elements: "internal combustion engine - fan - braking resistor", leads to an increase in the total length of the self-propelled machine.
Задачей изобретения является уменьшение общей длины самоходной машины с электромеханической трансмиссией и двигателем внутреннего сгорания при одновременном уменьшении объема и размеров этой трансмиссии и упрощении ее компоновки на самоходной машине.The objective of the invention is to reduce the total length of a self-propelled machine with an electromechanical transmission and an internal combustion engine while reducing the volume and size of this transmission and simplifying its layout on a self-propelled machine.
Поставленная задача решаются благодаря тому, что электромеханическая трансмиссия самоходной машины (далее в тексте может сокращенно именоваться «машиной») с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) содержит тяговый генератор, который непосредственно или через согласующее устройство механически соединен с ДВС и осуществляет преобразование его механической энергии в электрическую энергию, передаваемую на силовые шины, один или несколько тяговых электродвигателей, преобразующих электрическую энергию в механическую и связанных непосредственно или через передаточные устройства с гусеницами или ведущими колесами машины, силовые электронные преобразователи, именуемые также контроллерами, инверторами и т.д., обеспечивающие передачу электрической энергии от силовых шин на обмотки тяговых электродвигателя и обратную передачу на силовые шины электрической энергии, вырабатываемой тяговыми электродвигателями в режиме торможения машины, а также тормозной резистор, преобразующий электрическую энергию в силовых шинах в тепловую энергию под управлением контроллера тормозного резистора. Тормозной резистор конструктивно выполнен и размещен на машине таким образом, что его охлаждения осуществляется путем передачи тепловой энергии от него к какой-либо составной части машины, в частности, ее трансмиссии, преимущественно металлической, и/или неэлектропроводной рабочей жидкости машины, и/или системе поддержания микроклимата в ее кабине.The task is solved due to the fact that the electromechanical transmission of a self-propelled machine (hereinafter referred to as abbreviated as "machine") with an internal combustion engine (ICE) contains a traction generator, which is directly or through a matching device mechanically connected to the internal combustion engine and converts its mechanical energy into electrical energy transmitted to the power bus, one or more traction motors that convert electrical energy into mechanical energy and connected directly via the transfer devices with tracks or driving wheels of the machine, power electronic converters, also called controllers, inverters, etc., which ensure the transfer of electrical energy from power buses to the windings of the traction motors and return to the power buses the electrical energy produced by traction motors in the braking mode of the machine, as well as a braking resistor that converts electrical energy in power tires into thermal energy under the control of the brake controller about a resistor. The brake resistor is structurally designed and placed on the machine in such a way that its cooling is carried out by transferring thermal energy from it to some component of the machine, in particular its transmission, mainly metal and / or non-conducting working fluid of the machine, and / or the system maintaining a microclimate in its cabin.
В целях достижения указанного технического результата в частных вариантах реализации изобретения:In order to achieve the technical result in private embodiments of the invention:
- тормозной резистор выполнен с возможностью передачи тепла от него к раме или корпусу машины, корпусу тягового генератора, корпусу тягового электродвигателя, корпусу силового электронного преобразователя, корпусу ДВС, металлической конструкции кабины или ее стеклу;- braking resistor is made with the possibility of heat transfer from it to the frame or body of the machine, the body of the traction generator, the body of the traction motor, the body of the power electronic converter, the body of the internal combustion engine, the metal structure of the cab or its glass;
- тормозной резистор выполнен с возможностью передачи тепла от него по меньшей мере к одной составной части машины непосредственно, или через теплопроводящий элемент (через стенку масляного или топливного бака, изолятор, радиатор и т.п.), или через жидкость, или через воздух, при этом пространство между тормозным резистором и составной частью машины заполнено, в частности, маслом, топливом или неэлектропроводной охлаждающей жидкостью ДВС;- the braking resistor is configured to transfer heat from it to at least one component of the machine directly, either through a heat-conducting element (through the wall of an oil or fuel tank, insulator, radiator, etc.), or through a liquid, or through air, at the same time, the space between the braking resistor and the component part of the machine is filled, in particular, with oil, fuel or non-conductive cooling liquid of the internal combustion engine;
- тормозной резистор помещен в масляный или топливный бак машины, или в емкость, по меньшей мере часть внутренней поверхности которой образована составной частью машины, а также выполнен с возможностью передачи тепла от него к топливу ДВС, и/или маслу системы смазки ДВС, или неэлектропроводной охлаждающей жидкости ДВС, и/или маслу гидравлической системы рабочего оборудования, и/или маслу передаточного устройства, которое выполнено в виде маслонаполненного бортового или колесного редуктора и/или фрикционного стояночного тормоза с гидравлическим управлением. При этом трансмиссия может содержать циркуляционный насос, крыльчатку или другое устройство, обеспечивающее циркуляцию или перемешивание масла, топлива или неэлектропроводной охлаждающей жидкости ДВС в пространстве между наружной поверхностью тормозного резистора и внутренней поверхностью бака или емкости;- the braking resistor is placed in the oil or fuel tank of the vehicle, or in a container, at least part of the inner surface of which is formed as an integral part of the machine, and also adapted to transfer heat from it to the engine fuel and / or oil of the internal combustion engine or non-conductive engine coolant, and / or hydraulic oil of the working equipment, and / or transmission oil, which is designed as an oil-filled side or wheel reducer and / or friction parking brake with hydraulic matic control. In this case, the transmission may contain a circulation pump, impeller or other device that circulates or mixes oil, fuel or electroconductive coolant of the internal combustion engine in the space between the outer surface of the braking resistor and the inner surface of the tank or tank;
- тормозной резистор и его контроллер используются для подогрева рабочей жидкости или температуры в кабине машины, при этом контроллер тормозного резистора содержит силовой ключ и выполнен с возможностью подключения тормозного резистора к силовым шинам и отключения от них с помощью этого ключа в зависимости от величины напряжения на силовых шинах и от выходного сигнала датчика температуры, соответственно, рабочей жидкости или воздуха в кабине машины;- the braking resistor and its controller are used to heat the working fluid or temperature in the cab of the machine, while the braking resistor controller contains a power switch and is configured to connect the braking resistor to the power buses and disconnect from them using this key depending on the voltage value on the power tires and from the output signal of the temperature sensor, respectively, of the working fluid or air in the cabin of the car;
- тормозной резистор и его контроллер приспособлены для подогрева по меньшей мере одного стекла кабины, при этом контроллер тормозного резистора содержит силовой ключ и обеспечивает подключение тормозного резистора к силовым шинам и отключение от них в зависимости от величины напряжения на силовых шинах, а также от выходного сигнала датчика температуры стекла, или датчика его обледенения, или датчика температуры окружающего воздуха, или от сигнала управления подогревом стекла, формируемого оператором;- the braking resistor and its controller are adapted to heat at least one cabin glass, while the braking resistor controller contains a power switch and connects and disconnects the braking resistor to the power buses, depending on the voltage value on the power buses, as well as on the output signal a glass temperature sensor, or an icing sensor, or an ambient air temperature sensor, or from a heated glass control signal, generated by the operator;
- тормозной резистор выполнен в виде двух или более резисторов, которые разделены или соединены между собой последовательно и/или параллельно, причем для управления каждым резистором или группой резисторов используются отдельные контроллеры, либо один (общий) контроллер тормозного резистора, при этом охлаждение тормозного резистора осуществляется путем передачи тепловой энергии по меньшей мере от одного из его резисторов по меньшей мере к одной составной части самоходной машины, и/или неэлектропроводной рабочей жидкости машины, и/или системе поддержания микроклимата в ее кабине.- the braking resistor is made in the form of two or more resistors, which are separated or interconnected in series and / or in parallel, with separate controllers or one (common) brake resistor controller used to control each resistor or a group of resistors, while the braking resistor is cooled by transferring thermal energy from at least one of its resistors to at least one component of the self-propelled machine, and / or non-conducting working fluid of the machine, and / or Istemi climate control in her cabin.
Реализация отличительных, в том числе альтернативных, признаков независимого и зависимых пунктов формулы изобретения обеспечивает получение одного и того же указанного технического результата.The implementation of the distinctive, including alternative, signs of independent and dependent claims provides the same technical result.
А именно конструктивное исполнение и размещение тормозного резистора из условия обеспечения передачи тепловой энергии от него к какой-либо составной части машины, частности, конструктивным элементам ее трансмиссии, неэлектропроводной рабочей жидкости машины или системе поддержания микроклимата в ее кабине, исключает необходимость размещения тормозного резистора в воздушном потоке вентилятора ДВС последовательно с радиатором его системы охлаждения. За счет этого обеспечивается уменьшение общей длины самоходной машины.Namely, the design and placement of the braking resistor from the condition of ensuring the transfer of thermal energy from it to any component of the machine, in particular, the structural elements of its transmission, non-conductive working fluid of the machine or the microclimate maintenance system in its cabin, eliminates the need to accommodate the braking resistor in the air engine fan flow in series with the radiator of its cooling system. This ensures a reduction in the total length of the self-propelled machine.
Одновременно обеспечивается возможность размещения тормозного резистора независимо от положения ДВС и вентилятора его системы охлаждения, а также исключается необходимость прокладки силовых высоковольтных проводов (силовых шин) к передней части ДВС и сокращается длина этих проводов (шин). За счет этого обеспечивается упрощение компоновки на машине тормозного резистора и силовых проводов (шин) трансмиссии и, соответственно, трансмиссии в целом.At the same time, it is possible to locate the braking resistor regardless of the position of the internal combustion engine and the fan of its cooling system, and also eliminates the need for laying high-voltage power wires (power buses) to the front of the engine and reduces the length of these wires (tires). This ensures simplification of the layout on the car of the braking resistor and power wires (tires) of the transmission and, accordingly, the transmission as a whole.
Металл, стекло и жидкость имеют, по сравнению с воздухом, значительно более высокую теплоемкость и теплопроводность. Поэтому охлаждение тормозного резистора путем передачи тепловой энергии от него к какой-либо металлической составной части машины, частности, ее трансмиссии, неэлектропроводной рабочей жидкости машины (топливу, маслу) и/или системе поддержания микроклимата в ее кабине (в частности, стеклам кабины) позволяет уменьшить объем и размеры тормозного резистора и трансмиссии в целом, а также упростить ее компоновку на машине. При этом тормозной резистор может быть расположен на машине в любом удобном месте, что дополнительно обеспечивает сокращение объема и размеров трансмиссии и упрощение ее компоновки за счет сокращения длины силовых шин.Metal, glass and liquid have, as compared with air, a significantly higher heat capacity and thermal conductivity. Therefore, cooling the braking resistor by transferring heat energy from it to any metal component of the machine, in particular its transmission, non-conducting working fluid of the machine (fuel, oil) and / or the microclimate maintenance system in its cabin (in particular, the cabin glass) allows reduce the volume and size of the braking resistor and transmission in general, as well as simplify its layout on the machine. In this case, the braking resistor can be located on the machine at any convenient place, which additionally ensures a reduction in the volume and size of the transmission and simplifying its layout by reducing the length of the power tires.
В частности, в случае размещения тормозного резистора в масляном баке гидросистемы рабочего оборудования машины, а также при его креплении, например, к раме (корпусу) машины с обеспечением передачи тепла к этой раме, исключается необходимость установки в трансмиссии каких-либо отдельных деталей или устройств охлаждения тормозного резистора, что обеспечивает достижение указанного технического результата.In particular, if the brake resistor is placed in the oil tank of the hydraulic system of the working equipment of the machine, as well as when it is mounted, for example, to the frame (body) of the machine while ensuring heat transfer to this frame, it is not necessary to install any individual parts or devices in the transmission cooling the braking resistor, which ensures the achievement of the technical result.
В предложенной электромеханической трансмиссии может быть реализован как один из указанных альтернативных отличительных признаков независимого и зависимых пунктов формулы изобретения, так и одновременно несколько отличительных признаков в их любом сочетании. Например, тормозной резистор может состоять из группы изолированных или соединенных между собой резисторов, причем отвод тепла от каждого из резисторов в этой группе может быть реализован различными альтернативными способами, указанными в формуле изобретения (погружением в рабочую жидкость, передачей тепловой энергии к корпусу машины или стеклам ее кабины и т.д.).In the proposed electromechanical transmission, one of the indicated alternative distinguishing features of the independent and dependent claims of the invention can be realized, as well as several distinctive features in any combination thereof. For example, a braking resistor may consist of a group of isolated or interconnected resistors, and the heat removal from each of the resistors in this group can be implemented by various alternative methods indicated in the claims (immersion in the working fluid, transfer of thermal energy to the machine body or glasses its cab, etc.).
При этом реализация каждого из этих отличительных признаков находится в прямой причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом - с уменьшением общей длины машины, упрощением компоновки трансмиссии на этой машине, а также уменьшением объема и размеров трансмиссии.The implementation of each of these distinctive features is in direct causal connection with the technical result achieved - with a decrease in the total length of the machine, simplification of the transmission layout on this machine, as well as a decrease in the size and size of the transmission.
Для пояснения технической сущности, принципа действия и возможности осуществления предложенного устройства на фиг. 1 в качестве примера показана схема электромеханической трансмиссии самоходной гусеничной машины. На фиг. 2 приведен пример реализации тормозного резистора в виде группы последовательно/параллельных резисторов, а на фиг. 3 - пример конструктивного исполнения тормозного резистора.To clarify the technical nature, principle of operation and the possibility of implementing the proposed device in FIG. 1 shows, as an example, the diagram of an electromechanical transmission of a self-propelled tracked vehicle. FIG. 2 shows an example implementation of a braking resistor as a series of series / parallel resistors, and FIG. 3 is an example of a design embodiment of a braking resistor.
Предложенная электромеханическая трансмиссия используется на машине, в которой роль первичного источника энергии выполняет приводной двигатель 1, выполненный в виде двигателя внутреннего сгорания (ДВС). На фиг. 1 показана последовательная кинематическая схема моторно-трансмиссионной установки машины, которая исключает механическую связь ДВС с гусеничным движителем.The proposed electromechanical transmission is used on the machine, in which the role of the primary energy source is performed by the
ДВС непосредственно или через согласующее устройство - механическую упругую или компенсирующую муфту двигателя, мультипликатор и т.п., соединен с тяговым генератором 2, который является источником электрической энергии для двух тяговых электродвигателей 3 и 4.The internal combustion engine directly or through a matching device - a mechanical elastic or compensating coupling of the engine, a multiplier, etc., is connected to a
Тяговые электродвигатели могут быть асинхронными, синхронными с постоянными магнитами на роторе или реактивным индукторным.Traction motors can be asynchronous, synchronous with permanent magnets on the rotor or reactive inductor.
В последнем случае каждый из них содержит статор с полюсами и фазными обмотками, выполненными в виде сосредоточенных катушек, размещенных на полюсах шихтованного магнитопровода статора, и ротор с зубчатым магнитопроводом, также выполненным из листов электротехнической стали и закрепленным на его валу. Такие электродвигатели без обмотки возбуждения в русскоязычной литературе называются вентильными индукторными реактивными двигателями (ВРД, ВИД, ВИРД), а в англоязычной литературе - электродвигателями с переменным магнитным сопротивлением: ((Switched Reluctance Motor (SRM)».In the latter case, each of them contains a stator with poles and phase windings, made in the form of lumped coils placed on the poles of the stator magnetic core, and a rotor with a toothed magnetic circuit, also made of electrical steel sheets and mounted on its shaft. Such electric motors without excitation winding in the Russian-language literature are called valve inductor jet engines (WFD, VID, VIRD), and in English-language literature - electric motors with variable magnetic resistance: ((Switched Reluctance Motor (SRM) ".
Тяговый генератор 2 может иметь конструкцию, аналогичную тяговым электродвигателям 3, 4, или отличающуюся от них.
Тяговые электродвигатели встроены в ведущие колеса или размещены у ведущих звездочек в пределах обвода гусениц, либо размещены в корпусе машины. Их выходные валы могут быть соединены с ведущими колесами или ведущими звездочками 5, 6 гусеничной машины непосредственно (для небольших самоходных машин) или через передаточные устройства - бортовые редукторы 7, 8, карданные валы, муфты и т.д.Traction motors are embedded in the drive wheels or placed at the leading sprockets within the circumference of the tracks, or placed in the body of the machine. Their output shafts can be connected with driving wheels or driving
Предпочтительным является применение маслонаполненных планетарных бортовых редукторов со встроенными гидравлически управляемыми нормально замкнутыми стояночными тормозами. Выходной вал такого бортового редуктора может быть частью его корпуса.It is preferable to use oil-filled planetary final gears with built-in hydraulically controlled normally closed parking brakes. The output shaft of such an onboard gearbox may be part of its body.
Возможна также реализация электромеханической трансмиссии с одним тяговым электродвигателем. В этом случае передаточные устройства, с помощью которых осуществляется передача механической энергии от тягового электродвигателя на ведущие колеса или гусеницы машины, кроме бортовых редукторов 7, 8 содержат главную передачу с устройством дифференциального управления, либо с бортовыми фрикционами и рабочими тормозами, обеспечивающими возможность поворота машины.It is also possible to implement an electromechanical transmission with a single traction motor. In this case, the transfer devices, with the help of which the transfer of mechanical energy from the traction motor to the driving wheels or tracks of the machine, other than the
Система управления электромеханической трансмиссией, которая может именоваться также системой электрооборудования, электрической частью трансмиссии и т.п., в общем случае включает в себя высоковольтную и низковольтную части и содержит один или несколько контроллеров, преимущественно микропроцессорных, в частности, главный (ведущий) контроллер 9, контроллер (силовой преобразователь, выпрямитель) 10 тягового генератора 2, два контроллера (силовых электронных преобразователя, инвертора) 11, 12 тяговых электродвигателей 3, 4, органы управления движением машины (трансмиссией) 13, панель оператора (машиниста, тракториста, водителя) 14, датчики параметров работы электромеханической трансмиссии и машины в целом 15, приборы низковольтного оборудования (электроснабжения, освещения, звуковой сигнализации и т.д.) и другие устройства.The control system of an electromechanical transmission, which can also be referred to as an electrical equipment system, an electrical part of a transmission, etc., generally includes high-voltage and low-voltage parts and contains one or more controllers, mainly microprocessor-based, in particular, the main (master)
Трансмиссия может содержать один, два или более тормозных резисторов 16, выполненных конструктивно раздельно и размещенных, в частности, на различных составных частях машины, либо соединенных между собой последовательно, параллельно или по комбинированной последовательно-параллельной схеме (фиг. 2). Для управления каждым резистором или группой резисторов используются отдельные контроллеры, либо один (общий) контроллер тормозного резистора.The transmission may contain one, two or
Управление тормозным резистором осуществляется с помощью контроллера тормозного резистора 17, в состав которого входит устройство управления 18 и силовой ключ 19, в общем случае многоканальный (см. фиг. 2).The braking resistor is controlled by the
Контроллеры 9-12, 17 могут быть реализованы с использованием дискретных электронных компонентов, микросхем различной степени интеграции, а также микроконтроллеров (микропроцессоров, цифровых сигнальных процессоров). Эти контроллеры, в зависимости от их назначения и конструктивного исполнения, могут именоваться также блоками управления, управляющими устройствами, коммутаторами, силовыми электронными преобразователями, инверторами, блоками входов и нагрузок, информационно-управляющими блоками или устройствами и т.д.Controllers 9-12, 17 can be implemented using discrete electronic components, microcircuits of various degrees of integration, as well as microcontrollers (microprocessors, digital signal processors). Depending on their purpose and design, these controllers can also be referred to as control units, control devices, switches, power electronic converters, inverters, input and load blocks, information control units or devices, etc.
Составные части системы управления (системы электрооборудования) трансмиссии связаны между собой силовыми шинами 20, например, с номинальным напряжением 540 В постоянного тока, и мультиплексной линией передачи информационных сигналов 21, выполненной с использованием стандарта промышленной сети CAN (Controller Area Network - сеть контроллеров), ориентированной на объединение в единую сеть различных устройств с использованием последовательного, широковещательного и пакетного режимов передачи. Возможно также применение интерфейсов LIN (Local Interconnection Network), RS-485 (стандарт EIA/TIA) и т.д., а также беспроводных интерфейсов типа ZigBee (стандарт IEEE 802.15.4), Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11), Bluetooth (стандарт IEEE 802.15.1) и т.п.Components of the control system (electrical system) of the transmission are interconnected by
Конструкция контроллера 10 тягового генератора 2 зависит от конструкции этого генератора. В случае применения асинхронного генератора или синхронного генератора с постоянными магнитами на роторе он может быть выполнен с виде силового управляемого или неуправляемого выпрямителя, осуществляющего преобразование переменного выходного напряжения тягового генератора 2 в постоянное напряжение силовых шин 20.The design of the
Контроллер 10 тягового генератора 2 может обеспечивать также коммутацию его обмоток при работе в режиме электродвигателя при запуске ДВС и при работе в режиме торможения машины двигателем.The
Силовые электронные преобразователи (контроллеры) 11 и 12 предназначены для преобразования постоянного напряжения на силовых шинах 20 в многофазное переменное напряжение или однополярные импульсы, поступающие на фазные обмотки тяговых электродвигателей 3, 4, а также для их обратного преобразования в постоянное напряжение при работе тяговых электродвигатели в генераторном режиме при торможении машины. Они содержат силовые электронные ключи, выполненные на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором (БТИЗ, IGBT) или IGBT (БТИЗ) модулей, гальванически развязанные драйверы этих транзисторов (модулей), микроконтроллеры или цифровые сигнальные процессоры, а также интерфейсные устройства, приспособленные для управления силовыми электронными ключами и для обмена информацией между контроллерами 9-12, 17 органами управления 13, панелью оператора 14 и датчиками 15. Этом обмен осуществляется непосредственно (по отдельным проводам) или по шине CAN, LIN и т.п.Power electronic converters (controllers) 11 and 12 are designed to convert DC voltage on
Для каждого тягового электродвигателя 3, 4 используется отдельный силовой электронный преобразователь (контроллер, инвертор, коммутатор) 11, 12. Возможна также установка нескольких контроллеров, работающих на один тяговый электродвигатель, например, при дроблении мощности по секциям статора электродвигателя, либо установка общего контроллера на два тяговых электродвигателя.For each traction
В зависимости от выполняемых функций и требований к компоновке машины возможно раздельное исполнение контроллеров 9-12, 17, а также их объединение в несколько блоков или в единый блок (контроллер, модуль). Возможно также размещение в одном корпусе контроллера генератора (силового выпрямителя) 10 с тяговым генератором 2, а силовых электронных преобразователей (контроллеров) 11, 12 - с тяговыми электродвигателями 3, 4.Depending on the functions performed and the requirements for the layout of the machine, it is possible to perform controllers 9-12, 17 separately, as well as their combination into several blocks or into a single unit (controller, module). It is also possible to place the generator controller (power rectifier) 10 with the
Органы управления 13 предназначены для формирования сигналов управления трансмиссией и машиной в целом. Они включают в себя по меньшей мере один аппарат управления движением машины (джойстик, рулевое колесо и т.п.), соединенный с главным (ведущим) контроллером 9, ключ запуска ДВС 1, клавишные и кнопочные переключатели, рукоятку управления подачей топлива, педали тормоза и акселератора и/или десселератора, органы управления микроклиматом в кабине машины и т.д.
Панель оператора 14, именуемая также панелью контрольно-измерительных приборов, комбинацией приборов, блоком индикации, блоком отображения информации и т.п., выполнена в виде набора электромеханических указателей, графической панели, световых сигнализаторов и т.п. Она обеспечивает отображение параметров работы электромеханической трансмиссии и машины в целом, а также формирование аварийных и предупредительных сигналов для оператора (машиниста, тракториста). Панель оператора 14 может быть выполнена в виде отдельного блока или совмещена с одним из контроллеров.The
Датчики 15 предназначены для контроля параметров работы машины, в том числе ее трансмиссии. К ним относятся датчики температуры, давления и уровня рабочих жидкостей машины (масла, топлива, охлаждающей жидкости ДВС) в трансмиссии и двигателе 1, датчики продольного и поперечного наклона машины (креномеры), положения машины (приемники сигналов GPS/ГЛОНАСС), ее тягового усилия, ускорения, угловых скоростей и положения роторов тяговых электродвигателей 3, 4, датчики температуры воздуха в кабине машины, датчики температуры и обледенения стекол кабины и другие датчики.The
К силовым шинам постоянного тока 20 может быть подключен накопитель энергии 22, выполненный на основе аккумуляторов и/или конденсаторов (см. фиг. 2).To the
Если тормозной резистор выполнен с возможностью его охлаждения путем передачи тепловой энергии к какой-либо составной части самоходной машины, то он может иметь вид, показанный на фиг. 3.If the braking resistor is designed to be cooled by transferring thermal energy to an integral part of the self-propelled machine, then it may have the form shown in FIG. 3
Тормозной резистор такой конструкции непосредственно, через теплопроводящий элемент - изоляционную теплопроводяшую прокладку, металлическую пластину, радиатор и т.п., через жидкость - смазку, теплопроводяшую пасту и т.д., или через малый воздушный зазор прикреплен к раме или корпусу машины, корпусу тягового генератора, корпусу тягового электродвигателя, корпусу силового электронного преобразователя, корпусу ДВС, металлической конструкции кабины, стеклу кабины и т.д.A braking resistor of this design is directly, through a heat-conducting element - an insulating heat-conducting strip, a metal plate, a radiator, etc., through a liquid - grease, heat-conducting paste, etc., or through a small air gap attached to the frame or body of the machine, body traction generator, the body of the traction motor, the body of the power electronic converter, the body of the internal combustion engine, the metal structure of the cab, the glass of the cab, etc.
Если тормозной резистор используется для обогрева какого-либо стекла кабины, то он может быть выполнен в виде прозрачной металлической пленки, нанесенной на это стекло.If the braking resistor is used to heat any cab glass, it can be made in the form of a transparent metal film deposited on this glass.
Тормозной резистор может быть выполнен также в виде нагревательного элемента системы воздушного или жидкостного обогрева кабины.The braking resistor can also be made in the form of a heating element of the air or liquid heating system of the cabin.
Возможно также размещение тормозного резистора в масляном или топливном баке машины. Такая конструкция тормозного резистора обеспечивает передачу тепловой энергии от него к маслу системы смазки ДВС, топливу ДВС, маслу гидравлической системы рабочего оборудования или маслу передаточного устройства, которое выполнено в виде маслонаполненного бортового или колесного редуктора или фрикционного стояночного тормоза с гидравлическим управлением.It is also possible to place the brake resistor in the oil or fuel tank of the vehicle. This design of the braking resistor ensures the transfer of thermal energy from it to the oil of the lubrication system of the internal combustion engine, fuel of the internal combustion engine, hydraulic oil of the working equipment or oil of the transfer device, which is made in the form of an oil-filled side or wheel reducer or friction parking brake with hydraulic control.
Тормозной резистор может также размещаться в емкости, часть внутренней поверхности которой образована составной частью самоходной машины. Например, если рама машины имеет коробчатую конструкцию, то в ней могут быть установлены перегородки, изолирующие часть объема этой рамы и образующие емкость для размещения в ней тормозного резистора. При этом для улучшения передачи тепла от тормозного резистора к поверхности составной части машины пространство между тормозным резистором и этой поверхностью может быть заполнено какой-либо специальной электроизоляционной жидкостью или рабочей жидкостью машины (маслом, топливом).The braking resistor can also be placed in the tank, part of the inner surface of which is formed by the integral part of the self-propelled machine. For example, if the frame of the machine has a box-like structure, then partitions can be installed in it, isolating a part of the volume of this frame and forming a container to accommodate the braking resistor. At the same time, in order to improve heat transfer from the braking resistor to the surface of the component part of the machine, the space between the braking resistor and this surface can be filled with a special electrically insulating fluid or working fluid of the machine (oil, fuel).
Возможна также передача тепловой энергии от тормозного резистора к поверхности составной части самоходной машины через охлаждающую жидкость ДВС. В этом случае, в соответствии с отличительными признаками данного изобретения, применяется неэлектропроводная охлаждающая жидкость. Если используется жидкость, традиционно применяющаяся для охлаждения ДВС и не обладающая высокими электроизоляционными свойствами, то дополнительно реализуются меры, направленные на исключение ее электропроводности. Например, эта жидкость пропускается через деионизатор.It is also possible to transfer thermal energy from the braking resistor to the surface of the component of the self-propelled machine through the engine coolant. In this case, in accordance with the distinctive features of the present invention, non-conductive cooling fluid is used. If a fluid traditionally used for cooling an internal combustion engine is used and does not possess high electrical insulating properties, then measures are also implemented to eliminate its electrical conductivity. For example, this liquid is passed through a deionizer.
Если тормозной резистор 16 погружен в масло, топливо или охлаждающую жидкость ДВС, то целесообразно применение циркуляционного насоса, крыльчатки с соответствующим приводом или иного устройства, обеспечивающего циркуляцию или перемешивание жидкости в пространстве между наружной поверхностью тормозного резистора и внутренней поверхностью бака или емкости. В частном случае эта циркуляция может осуществляться через внешний радиатор, в том числе через масляный или топливный бак или через радиатор системы охлаждения масла ДВС или его рубашки.If the
Если тормозной резистор и его контроллер 17 кроме ограничения напряжения на силовых шинах дополнительно используются для подогрева какой-либо рабочей жидкости для обеспечения рационального диапазона температур рабочих сред функциональных систем и агрегатов самоходной машины, а также для подогрева воздуха в кабине машины или стекол ее кабины, то устройство управления 18 контроллера тормозного резистора непосредственно или по шине CAN, LIN и т.п. соединено с датчиками 15 (см. фиг. 1).If the braking resistor and its
Предложенная электромеханическая трансмиссия работает следующим образом.The proposed electromechanical transmission works as follows.
Оператор (тракторист, машинист, водитель) при помощи органов управления 13 осуществляет запуск ДВС и задает рабочую скорость и направление движения машины.The operator (tractor driver, driver, driver) using the
ДВС 1 непосредственно или через согласующий редуктор/мультипликатор приводит во вращение ротор тягового генератора 2. Его выходное напряжение с помощью силового выпрямителя (контроллера генератора) 10 преобразуется в напряжение постоянного тока +Uc, -Uc на силовых шинах 20, которое поступает на силовые электронные преобразователи (контроллеры) 11, 12 тяговых электродвигателей 3, 4 и на силовой ключ 19 контроллера 17 тормозного резистора 16.
Главный контроллер (ведущий контроллер, контроллер верхнего уровня) 9 осуществляет координацию работы всех компонентов (составных частей) электромеханической трансмиссии в зависимости от сигналов с органов управления 13 и с датчиков 15, в том числе реализует функции управления ДВС 1 непосредственно, либо через дополнительный контроллер двигателя, встроенный в него.The main controller (master controller, upper level controller) 9 coordinates the work of all components (components) of the electromechanical transmission depending on the signals from the
Прочие контроллеры по локальной сети CAN, LIN и т.п.получают сигналы управления от главного (ведущего, системного) контроллера 9, а также, в случае необходимости (например, в аварийных режимах работы машины), непосредственно от органов управления 13 или от других составных частей системы управления трансмиссией.Other controllers on the local network CAN, LIN, etc. receive control signals from the main (master, system)
Алгоритмы взаимосвязанного и автоматизированного управления составными частями трансмиссии, включая их взаимодействие, предварительно определяются расчетным или экспериментальным путем, записываются в память контроллеров 9-12, 17 и далее программно реализуются микроконтроллерами, входящим в их состав.The algorithms of interconnected and automated control of transmission components, including their interaction, are predetermined by calculation or experimentally, are recorded in the memory of controllers 9-12, 17 and then are programmed by microcontrollers included in their composition.
Силовые электронные преобразователи (контроллеры) 11,12 преобразуют напряжение постоянного тока +Uc, -Uc силовых шин 20 в переменное напряжение или в однополярные импульсы регулируемой частоты и скважности, поступающие на фазные обмотки тяговых электродвигателей 3, 4. Крутящий момент, создаваемый тяговыми электродвигателями, непосредственно или через дополнительные передаточные устройства (муфты, торсионы, бортовые редукторы 7, 8 и т.п.) предается на ведущие звездочки 5, 6 гусениц, в результате чего осуществляется движение машины в соответствии с направлением и скоростью, заданными оператором.Power electronic converters (controllers) 11,12 convert the DC voltage + U c , -U c of the power bus 20 into an alternating voltage or into unipolar pulses of adjustable frequency and duty cycle, fed to the phase windings of the
При торможении машины тяговые электродвигатели 3, 4 работают в генераторном режиме. Энергия торможения с этих электродвигателей через силовые электронные преобразователи (контроллеры) 11, 12 передается на силовые шины 20 в результате этого происходит повышение напряжения на силовых шинах 20.When braking the machine, the
Контроллер тормозного резистора, с целью ограничения этого напряжения на допустимом уровне, реализует, в частности, алгоритм двухпозиционного релейного регулирования. В этом случае с помощью силового ключа 19 осуществляет подключение тормозного резистора 16 (решетки или группы резисторов, образующих тормозной резистор) к силовым шинам 20, если величина этого напряжения превысит максимально-допустимую величину. После снижения этого напряжения до минимально-допустимой величины устройство управления 18 и силовой ключ 19 отключают тормозной резистор 16, напряжение на силовых шинах 20 вновь возрастает и далее процессы в устройстве повторяются до прекращения торможения (остановки) машины.The controller of the brake resistor, in order to limit this voltage at an acceptable level, implements, in particular, an on-off relay control algorithm. In this case, using the
При этом тепловая энергия, выделяемая в тормозном резисторе 16, в зависимости от его конструктивного исполнения, передается какой-либо составной части самоходной машины, ее рабочей жидкости и/или системе поддержания микроклимата в кабине этой машине.In this case, the heat energy released in the
Если на машине присутствует накопитель энергии 22, то часть энергии торможения передается в этот накопитель, что приводит к снижению необходимой мощности тормозного резистора 16. В остальном работа устройства остается прежней.If there is an
В случае, если тормозной резистор и его контроллер кроме ограничения напряжения на силовых шинах 20 дополнительно используются для подогрева рабочей жидкости, температуры воздуха в кабине самоходной машины или для обогрева ее стекол, то алгоритм управления ключом 19, реализуемый устройством управления 18, предусматривает его безусловное включение, если напряжение на силовых шинах 20 превышает предельно допустимую величину, а также дополнительное включение этого ключа (подключение тормозного резистора к силовым шинам 20) в случае необходимости подогрева рабочей жидкости, воздуха в кабине или ее стекол.In case the brake resistor and its controller, in addition to limiting the voltage on the
В последнем случае подключение тормозного резистора к силовым шинам и его отключение дополнительно осуществляется в зависимости от величины выходного сигнала датчика температуры рабочей жидкости, температуры стекла, температуры окружающего воздуха (окружающей среды), температуры воздуха в кабине самоходной машины, а также выходного сигнала датчика обледенения стекла, либо сигнала ручного управления подогревом стекла или отоплением кабины, формируемого оператором с помощью органов управления 13.In the latter case, the connection of the braking resistor to the power tires and its disconnection is additionally carried out depending on the size of the output signal of the working fluid temperature sensor, glass temperature, ambient air (environment) temperature, air temperature in the cab of the self-propelled car, and the glass icing sensor output , or a manual control signal for heating the glass or heating the cabin formed by the operator using the
Указанное многофункциональное использование тормозного резистора возможно в случае, если торможение машины осуществляется кратковременно с относительно большими интервалами времени и выделяемая на тормозном резисторе тепловая энергия не приводит к недопустимому перегреву рабочей жидкости, воздуха в кабине машины или ее стекла (стекол). Например, если тормозной резистор используется в качестве нагревательного элемента воздушного или жидкостного отопителя кабины, то тепловая энергия, выделяемая на этом резисторе при торможении машины, не должна превышать величину, при которой возможно ухудшение условия труда оператора.The indicated multifunctional use of the braking resistor is possible if the braking of the car is short-term with relatively long time intervals and the thermal energy released by the braking resistor does not lead to unacceptable overheating of the working fluid, the air in the cab of the car or its glass. For example, if a braking resistor is used as a heating element for an air or liquid heater in the cab, the thermal energy released by this resistor when braking the machine should not exceed the amount at which operator working conditions may deteriorate.
Для специалистов в данной области техники также понятно, что кроме описанных вариантов электромеханической трансмиссии самоходной машины с ДВС возможны также иные варианты ее реализации на основе признаков, изложенных в формуле изобретения.For specialists in this field of technology is also clear that in addition to the described variants of the Electromechanical transmission of self-propelled machines with internal combustion engines are also possible other options for its implementation based on the characteristics set forth in the claims.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135348A RU2688563C1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Electromechanical transmission of self-propelled machine with internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135348A RU2688563C1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Electromechanical transmission of self-propelled machine with internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688563C1 true RU2688563C1 (en) | 2019-05-21 |
Family
ID=66636892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018135348A RU2688563C1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Electromechanical transmission of self-propelled machine with internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688563C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726814C1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-07-15 | Владимир Андреевич Коровин | Self-propelled machine with electromechanical transmission and power takeoff system |
| RU2757093C1 (en) * | 2021-03-17 | 2021-10-11 | Сергей Иванович Малафеев | Electromechanical transmission of a truck |
| US20220348083A1 (en) * | 2019-06-28 | 2022-11-03 | Man Truck & Bus Se | Vehicle comprising an electrically conductive vehicle part that can be used as a resistor element for converting electrical energy into heat |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8054016B2 (en) * | 2008-09-15 | 2011-11-08 | Caterpillar Inc. | Retarding energy calculator for an electric drive machine |
| WO2016191733A1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Joy Global Longview Operations Llc | Systems, methods, and apparatuses for storing energy in a mining machine |
| RU2621410C1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-06-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Mechatronic traction module |
| RU2648652C1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Резонанс" (ООО НПП "Резонанс") | Electromechanical transmission of the machine with internal combustion engine |
-
2018
- 2018-10-05 RU RU2018135348A patent/RU2688563C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8054016B2 (en) * | 2008-09-15 | 2011-11-08 | Caterpillar Inc. | Retarding energy calculator for an electric drive machine |
| WO2016191733A1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Joy Global Longview Operations Llc | Systems, methods, and apparatuses for storing energy in a mining machine |
| RU2621410C1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-06-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Mechatronic traction module |
| RU2648652C1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Резонанс" (ООО НПП "Резонанс") | Electromechanical transmission of the machine with internal combustion engine |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220348083A1 (en) * | 2019-06-28 | 2022-11-03 | Man Truck & Bus Se | Vehicle comprising an electrically conductive vehicle part that can be used as a resistor element for converting electrical energy into heat |
| RU2726814C1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-07-15 | Владимир Андреевич Коровин | Self-propelled machine with electromechanical transmission and power takeoff system |
| RU2757093C1 (en) * | 2021-03-17 | 2021-10-11 | Сергей Иванович Малафеев | Electromechanical transmission of a truck |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10266169B2 (en) | Powertrain system for electric and hybrid electric vehicles | |
| RU2706865C1 (en) | Self-propelled machine with internal combustion engine and electromechanical transmission | |
| RU2688563C1 (en) | Electromechanical transmission of self-propelled machine with internal combustion engine | |
| RU2648652C1 (en) | Electromechanical transmission of the machine with internal combustion engine | |
| KR101169962B1 (en) | Operating machine | |
| CN102481835B (en) | For direct electrical connection and the transmission coupling of multi-motor hybrid drive system | |
| US5831409A (en) | Electric vehicle propulsion system employing AC induction motor control | |
| RU2643903C1 (en) | Self-propelled vehicle electromechanical transmission | |
| US20110166727A1 (en) | Method And System For Controlling Operation Of An Electric Oil Pump In A Hybrid Electric Vehicle (HEV) | |
| US20140095002A1 (en) | Electric Hybrid Drive for Retrofitting to Internal Combustion Automobiles | |
| US10391854B1 (en) | Drive and cooling system for utility vehicle | |
| EP3450275B1 (en) | Hybrid vehicle | |
| JP2009106046A (en) | Power converter for vehicle | |
| KR20110091465A (en) | Method for operation of a hybrid vehicle | |
| CN113246721B (en) | Electrified powertrain for a vehicle | |
| CN212685216U (en) | Power system of vehicle and vehicle | |
| CN105074156A (en) | Cooling fan motor/inverter system for vehicles and control method and program therefor | |
| CN104617723A (en) | Synchronous motor and power system for extended-range electric vehicles | |
| CN111102057B (en) | Cooling device for vehicle | |
| RU2547154C1 (en) | Track-laying tractor with electromechanical driveline | |
| JP2014027758A (en) | Work machine | |
| RU212125U1 (en) | ASSEMBLY ASSEMBLY OF THE COOLING SYSTEM OF A MINING DUMP TRUCK WITH ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION | |
| RU222952U1 (en) | Electric platform | |
| WO2012056222A2 (en) | A vehicle | |
| EP3551489B1 (en) | Apparatus for selectively sharing the power of a multidrive unit vehicle |