Галерея 2648652
![](/file/9d386f1f6c0bd6fa62910.gif)
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Галерея 2648652
Электромеханическая трансмиссия машины с двигателем внутреннего сгорания
Изобретение относится к промышленным и сельскохозяйственным машинам. Электромеханическая трансмиссия машины с двигателем внутреннего сгорания содержит тяговый генератор и электродвигатель, тормозной резистор и систему управления с контроллером и силовыми электронными ключами. Силовой ключ подключает тормозной резистор к силовым шинам. Тормозной резистор размещен в потоке воздуха вентилятора двигателя. Также имеется устройство управления тормозным резистором. Составные части системы управления питаются от напряжения на силовых шинах, которые изолированы от корпуса машины. Система оснащена устройством симметрирования, для поддержания равных напряжений на силовых шинах. Также имеется устройство контроля сопротивления изоляции силовых шин и устройством разряда конденсаторов. Силовые электронные ключи выполнены в виде двух или более параллельно соединенных модулей на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором и содержат встроенные датчики температуры. Силовые ключи имеют испарительное охлаждение или установлены на плиту жидкостного охлаждения. Повышается надежность трансмиссии. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к промышленным и сельскохозяйственным тракторам, погрузчикам, автогрейдерам, вездеходам и другим гусеничным и колесным самоходным машинам с электромеханической трансмиссией, предназначенным для выполнения землеройных, строительных, дорожных, транспортных, сельскохозяйственных и других работ.
Известна гибридно-электрическая трансмиссия машины с приводным двигателем внутреннего сгорания (ДВС), содержащая генератор, соединенный с ДВС, выпрямитель, подключенный к генератору, шины постоянного тока (DC), инверторы, подключенные к этой шине и по меньшей мере к одному тяговому электродвигателю, а к также тормозные резисторы, подключаемые к силовой шине с помощью автоматических переключателей. Для охлаждения тормозных резисторов в трансмиссии установлен вентилятор с приводом от электродвигателя, соединенного инвертором (US 8054016 В2, H02P 23/14, H02P 3/18, 08.11.2011).
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.).
Недостатком этой электромеханической трансмиссии является ее повышенная сложность и, соответственно, пониженная надежность, обусловленная применением отдельного привода вентилятора тормозных резисторов.
Наиболее близкой к предложенной является электромеханическая трансмиссия машины с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), содержащая тяговый генератор (мехатронный генераторный модуль), который соединен с ДВС и преобразует его механическую энергию в электрическую, передаваемую на силовые шины, тяговые электродвигатели (мехатронные тяговые модули), приспособленные 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, силовые электронные ключи, обеспечивающие передачу электрической энергии от силовых шин на обмотки тягового генератора и тяговых электродвигателей, и силовой ключ, приспособленный для подключения тормозного резистора к силовым шинам. Тормозной резистор, мехатронный генераторный модуль и мехатронные тяговые модули имеют общую систему жидкостного охлаждения, объединенную с системой охлаждения ДВС. При этом сигналы управления силовым ключом тормозного резистора поступают от устройства управления мехатронного модуля (электронного регулятора или микропроцессорного контроллера) и/или с шины последовательной цифровой передачи данных (RU 2550408 C1, B60L 11/00, B60K 17/354, B62D 11/00, 10.05.2015).
Недостатком известного устройства-аналога является пониженная надежность, обусловленная применением жидкостного охлаждения тормозного резистора. Причина этого заключается в том, что при длительном торможении машины возможно повышение температуры поверхности тормозного резистора выше точки кипения охлаждающей жидкости, что приводит к нарушению работоспособности системы охлаждения электромеханической трансмиссии и, соответственно, к ее выходу из строя. Кроме того, при работе машины происходит воздействие вибраций и ударов на гидравлические элементы системы жидкостного охлаждения тормозного резистора, что может привести к нарушению их герметичности и утечке охлаждающей жидкости. Это также приводит к снижению надежности электромеханической трансмиссии.
Относительно невысокая надежность трансмиссии-аналога обусловлена также тем, что в ней не реализованы технические решения, направленные на снижение напряжения на силовых шинах относительно корпуса («массы») машины, на защиту от перенапряжений на этих шинах при сбоях в работе микропроцессорных контроллеров и от обрыва цепей питания устройства управления тормозным резистором, на улучшение тепловых режимов работы силовых электронных ключей и т.д.
Задачей изобретения является создание электромеханической трансмиссии машины с ДВС, обладающей повышенной надежностью. Дополнительной задачей изобретения является повышение безопасности ее работы.
Поставленные задачи решаются благодаря тому, что в электромеханической трансмиссии машины с ДВС, содержащей тяговый генератор, который непосредственно или через согласующее устройство соединен с ДВС и приспособлен для преобразования механической энергии ДВС в электрическую энергию, передаваемую на силовые шины, тяговые электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую и связанные непосредственно или через передаточные устройства с гусеницами или ведущими колесами машины, тормозной резистор и систему управления, в состав которой входят по меньшей мере один контроллер, преимущественно микропроцессорный, силовые электронные ключи, приспособленные для передачи электрической энергии от силовых шин на обмотки тяговых электродвигателей и/или тягового генератора под управлением соответствующего контроллера, а также силовой ключ, приспособленный для подключения тормозного резистора к силовым шинам, дополнительно реализовано одно или одновременно несколько следующих технических решений в их любом сочетании:
- тормозной резистор размещен в воздушном потоке вентилятора ДВС;
- система управления содержит автономное (не зависящее от работы контроллера и других компонентов электромеханической трансмиссии) устройство управления тормозным резистором, обеспечивающее включение и отключение силового ключа в зависимости от величины напряжения на силовых шинах;
- составные части системы управления, использующиеся для управления тормозным резистором, приспособлены для работы без источника питания или с питанием от напряжения на силовых шинах;
- силовые шины изолированы от корпуса («массы») машины, а система управления оснащена устройством симметрирования, обеспечивающим поддержание равных по абсолютной величине напряжений на положительной и отрицательной силовых шинах относительно корпуса («массы») машины;
- силовые шины изолированы от корпуса («массы») машины, а система управления оснащена устройством контроля сопротивления изоляции силовых шин относительно этого корпуса («массы»), обеспечивающим формирование информационного или управляющего сигнала в случае недопустимого снижения величины этого сопротивления;
- система управления оснащена устройством разряда конденсаторов, подключенных к силовым шинам и использующихся для сглаживания напряжения на этих шинах и/или в качестве накопителя энергии;
- силовые электронные ключи выполнены в виде двух или более параллельно соединенных модулей, реализованных на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором (БТИЗ, IGBT), причем каждый модуль оснащен отдельным драйвером, соединенным с соответствующим контроллером;
- силовые электронные ключи содержат встроенные датчики температуры, соединенные с контроллером, который выполнен с возможностью изменения алгоритма (порядка управления), и/или частоты, и/или скважности сигналов управления силовыми электронными ключами из условия обеспечения равенства их температур или предотвращения перегрева какого-либо силового электронного ключа;
- силовые электронные ключи имеют испарительное охлаждение и/или установлены на плиту жидкостного охлаждения с двух сторон этой плиты.
В частных вариантах реализации изобретения, в целях дальнейшего повышения надежности и безопасности работы электромеханической трансмиссии, тяговый генератор может быть соединен с силовыми шинами непосредственно, через силовой выпрямитель или силовой преобразователь. Устройство автономного управления тормозным резистором может быть выполнено в виде двухпозиционного гистерезисного регулятора, а устройство симметрирования - в виде цепочки последовательно соединенных резисторов, подключенной к силовым шинам и соединенной своей средней точкой с корпусом («массой») машины непосредственно или через датчик тока, используемый для контроля сопротивления изоляции между силовыми шинами и корпусом («массой») машины. При этом величины сопротивлений резисторов в устройстве симметрирования выбраны из условия предотвращения поражения человека-оператора электрическим током в случае его прикосновения к какой-либо силовой шине.
С этой же целью устройство разряда конденсаторов может быть выполнено в виде резистора (группы соединенных между собой резисторов), подключенного к силовым шинам.
IGBT модули могут быть оснащены встроенными датчиками температуры и отдельными (индивидуальными) драйверами, что позволяет контроллеру реализовать управление этими модулями из условия равенства их температур или предотвращения перегрева каждого модуля. В этом случае контроллер осуществляет, в частности, изменение порядка формирования сигналов управления модулями (драйверами), частоты, и/или скважности этих сигналов.
Реализация отличительных признаков независимого пункта формулы изобретения обеспечивает получение указанного технического результата. В частности, установка тормозного резистора в воздушном потоке вентилятора ДВС позволяет осуществить его эффективное охлаждение при одновременном упрощении электромеханической трансмиссии, а именно исключает необходимость применения отдельного привода вентилятора. При этом повышение температуры поверхности тормозного резистора выше температуры охлаждающей жидкости ДВС не приводит, по сравнению с жидкостным охлаждением, к отказу системы охлаждения. Исключение гидравлических элементов в системе охлаждения тормозного резистора исключает возможность утечки охлаждающей жидкости в системе охлаждения электромеханической трансмиссии, что также повышает ее надежность.
Реализация отличительного признака, характеризующегося применением автономного устройства управления тормозным резистором, работа которого не зависит от функционирования контроллера и других компонентов электромеханической трансмиссии, обеспечивает повышение надежности, во-первых, за счет упрощения этого устройства (сокращения линий связи, интерфейсных устройств и т.д.) и, во вторых, за счет исключения перенапряжений на силовых шинах при сбоях в работе контроллера. Последнее обусловлено тем, что при возникновении сбоев в работе контроллера (сбоя программы его работы), например, из-за электромагнитных помех возможно отключение тяговых электродвигателей и, соответственно, мгновенный сброс нагрузки тягового генератора. В этом случае на силовых шинах возникают импульсы перенапряжения, которые могут привести к выходу из строя силовых электронных ключей и к пробою изоляции высоковольтный цепей электромеханической трансмиссии. Использование автономного устройства управления тормозным резистором позволяет исключить эти перенапряжения путем подключения к силовым шинам тормозного резистора независимо от работы контроллера.
Повышение надежности работы электромеханической трансмиссии в случае, если устройство автономного управления тормозным резистором выполнено из компонентов, не требующих источника питания или получающих питание от силовых шин, обусловлено тем, что в этом случае ограничение перенапряжений на силовых шинах путем подключения к ним тормозного резистора обеспечивается независимо от наличия внешнего источника питания этого устройства. В частности, аварийное отключение напряжения бортовой сети машины или источника питания контроллера, а также обрыв соединительных проводов питания, не приводит к нарушению управления тормозным резистором и, соответственно, не препятствует ограничению напряжения на силовых шинах.
Следующие альтернативные отличительные признаки изобретения характеризуются применением в электромеханической трансмиссии силовых шин, изолированных от корпуса («массы») машины, а также устройства симметрирования, обеспечивающего поддержание равных по абсолютной величине напряжений на положительной и отрицательной силовых шинах относительно корпуса («массы») машины. Благодаря этому напряжение как на положительной, так и на отрицательной силовых шинах относительно корпуса («массы») машины не превышает половины рабочего напряжения на этих шинах. Например, если тяговый генератор обеспечивает напряжение на силовых шинах +550 В, то напряжение положительной шины относительно корпуса («массы») машины составит +550 В/2=+275 В, а отрицательной шины - минус 275 В. Указанное снижение напряжения обеспечивает повышение надежности электромеханической трансмиссии, поскольку снижает вероятность повреждения изоляции как самих силовых шин, так и электрических машин, обмотки которых подключаются к этим шинам. Одновременно обеспечивается повышение безопасности работы электромеханической трансмиссии, поскольку снижается вероятность поражения человека-оператора электрическим током за счет более низкого напряжения на силовых шинах относительно корпуса машины, а также исключения поражения электрическим током в случае прикосновения человека-оператора к любой (одной) силовой шине.
Реализация следующего отличительного признака изобретения, предусматривающего контроль сопротивления изоляции силовых шины относительно корпуса («массы») машины с соответствующим формированием информационного или управляющего сигнала в случае недопустимого снижения величины этого сопротивления, позволяет своевременно выявить ухудшение (деградацию) изоляции высоковольтных цепей электромеханической трансмиссии, что дает возможность своевременно провести профилактические работы и, благодаря этому, повысить надежность работы электромеханической трансмиссии. Одновременно повышается безопасность ее работы.
Надежность работы электрооборудования, как известно, зависит от длительности приложенного к нему напряжения. Система управления электромеханической трансмиссии содержит конденсаторы различного назначения, подключенные к силовым шинам - конденсаторы, использующиеся для сглаживания пульсаций выходного напряжения тягового генератора, снабберные конденсаторы силовых электронных ключей, конденсаторы накопителя энергии торможения и т.д. После остановки ДВС ток, потребляемый системой управления, имеет минимальную величину. Соответственно, напряжение на силовых шинах сохраняется достаточно длительное время за счет энергии, накопленной в конденсаторах. Это приводит к увеличению времени, в течение которого высоковольтные компоненты электромеханической трансмиссии находятся под напряжением, и к снижению надежности электромеханической трансмиссии. Подключение к указанным конденсаторам (к силовым шинам) устройства их разряда, в частности, разрядных резисторов, приводит к сокращению этого времени и к соответствующему повышению надежности и безопасности работы трансмиссии.
В электромеханической трансмиссии, характеризующейся следующими альтернативными отличительными признаками изобретения, предусматривается реализация силовых электронных ключей в виде двух или более параллельно соединенных IGBT (БТИЗ) модулей, причем с установкой отдельных драйверов для каждого модуля. Это техническое решение неизвестно из уровня техники, поскольку ранее в системах управления трансмиссий при параллельном соединении IGBT модулей (транзисторов) использовались общие драйверы, а именно, контроллер осуществлял управление группой параллельно соединенных IGBT модулей с помощью одного (общего) драйвера. Реализация данного технического решения обеспечивает повышение надежности электромеханической трансмиссии за счет резервирования не только силовых IGBT модулей, но и их драйверов, а также за счет разделения источников тепла, выделяемого модулями и драйверами и соответствующего улучшения их теплового режима.
Еще одно альтернативное техническое решение, соответствующее следующим отличительным признакам формулы изобретения, предусматривает использование силовых электронных ключей со встроенными датчиками температуры, а также управление этими ключами с помощью контроллера из условия обеспечения равенства температур силовых ключей либо предотвращения перегрева одного из них.
Из уровня техники известно управление силовыми электронными ключами из условия достижения необходимых уровней токов или напряжений на выходе силового преобразователя (инвертора, коммутатора). В предложенном устройстве, в отличие от известных, осуществляется изменение алгоритма (порядка управления), частоты, и/или скважности сигналов управления силовыми электронными ключами из условия достижения их безопасного теплового режима. Например, при превышении предельно-допустимой температуры какого-либо силового электронного ключа осуществляется понижение частоты широтно-импульсного сигнала (ШИМ) управления этим ключом, что приводит к снижению динамических потерь в этом ключе и к снижению его температуры. Это обеспечивает повышение надежности электромеханической трансмиссии.
В электромеханической трансмиссии, реализованной в соответствии с последними указанными альтернативными признаками изобретения, силовые электронные ключи системы управления имеют испарительное охлаждение и/или установлены на плиту жидкостного охлаждения с двух сторон этой плиты. Применение испарительного охлаждения позволяет исключить связь системы охлаждения силовых электронных ключей с системой охлаждения ДВС, повысить эффективность охлаждения и исключить необходимость применения циркуляционного насоса, поскольку пар испарившейся жидкости самостоятельно поднимается вверх до радиатора системы охлаждения и далее сконденсировавшаяся охлаждающая жидкость под собственным весом поступает на силовые электронные ключи или устройства их охлаждения. Это техническое решение обеспечивает повышение надежности электромеханической трансмиссии за счет упрощения ее конструкции и улучшения теплового режима силовых электронных ключей.
Установка силовых электронных ключей на плиту жидкостного охлаждения с двух сторон этой плиты (один над другим) позволяет снизить расстояние между этими ключами до минимально возможного, что приводит к сокращению длин силовых шин и уровня электромагнитных помех, создаваемых токами, протекающими в этих шинах. Это позволяет повысить помехоустойчивость системы управления электромеханической трансмиссии и, соответственно, ее надежность.
В предложенной электромеханической трансмиссии может быть реализован как один из указанных отличительных признаков независимого пункта формулы изобретения, так и одновременно несколько отличительных признаков в их любом сочетании, причем реализация каждого из них находится в прямой причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом - повышением надежности электромеханической трансмиссии при одновременном повышении ее безопасности.
Для пояснения технической сущности, принципа действия и возможности осуществления предложенного устройства на фиг. 1 в качестве примера показана схема электромеханической трансмиссии гусеничной машины. На фиг. 2 - пример реализации автономного устройства управления тормозным резистором. На фиг. 3 - пример реализации устройства симметрирования напряжений на силовых шинах.
Предложенная электромеханич
Бабенка любящая отсасывать
Натуральная брюнетка занимается сексом
Пизда девушки крупным планом