專利名稱：一種電驅動礦用汽車制動過程節(jié)能控制系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電傳動礦用汽車制動領域，具體地說是指一種電傳動礦用汽車的制動(緩行)過程中節(jié)能控制系統(tǒng)及方法。
背景技術：
電傳動礦用汽車是一種大型的非公路運輸車輛，是在露天礦山為完成巖石土方剝離與礦石運輸任務而使用的一種重型自卸汽車，往返于采掘點和卸礦點，其工作特點是運程中存在持續(xù)的上坡、下坡工況。
電傳動礦用汽車的傳動系統(tǒng)由柴油發(fā)動機、發(fā)電機、驅動電機構成。在電傳動礦用汽車長距離下坡過程中需要進行制動(緩行)，一般要通過使驅動電動機轉換成發(fā)電機的工作狀態(tài)，將車輛的動能轉換成為電能，并通過制動電阻轉變成為熱能。由于在電動機轉換成為發(fā)電機工作過程中會產生熱量，并且隨著制動加速度的增加，所產生的熱量也增加。其產生的熱量要通過車身中的散熱風道中的氣流帶走才能保證發(fā)電機的正常工作。一般車型中，散熱風道的風機與發(fā)動機、發(fā)電機直接連接，即若要求風道保持足夠多的風量和風壓，發(fā)動機必須保持在較高的轉速，以保證風機處于較高的轉速狀態(tài)。此時發(fā)電機并不發(fā)電，但也要隨著發(fā)動機工作在較高的轉速狀態(tài)。由此造成發(fā)動機燃油消耗過高，并且發(fā)電機空轉。本發(fā)明旨在更改電傳動礦用汽車制動(緩行)過程中柴油發(fā)動機、發(fā)電機的工作狀態(tài)，在保證通風系統(tǒng)正常工作的情況下，使得柴油發(fā)動機的工作消耗降到最低。本發(fā)明所述的節(jié)能控制技術并未有成型礦用汽車產品使用過。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是改善電傳動礦用汽在制動(緩行)過程中節(jié)能控制方式以及發(fā)動機節(jié)能控制，最終提高整車的節(jié)能性能。本發(fā)明采用的技術方案是提供一種電驅動礦用汽車制動過程節(jié)能控制系統(tǒng)，其包括發(fā)動機，交流發(fā)電機，整流器一，逆變器一、逆變器二，驅動電機一、驅動電機二，制動斷路器，制動電阻和傳動冷卻系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)還包括一個制動過程的控制回路；進一步的，所述發(fā)動機傳動系統(tǒng)動力源；所述交流發(fā)電機將所述發(fā)動機的機械能轉換為交流形式的電能；整流器一將所述交流發(fā)電機的交流電轉換為直流電；逆變器一和逆變器二將所述直流電轉變?yōu)樗鲵寗与姍C一和二需要的交流電；所述驅動電機一和驅動電機二將電能轉換成驅動車輛前進的機械能，在制動過程中轉變?yōu)榘l(fā)電機將車輛的動能轉換為電能；所述制動斷路器用于在車輛進入制動狀態(tài)后開啟制動回路；所述制動電阻用于將制動過程中驅動電機一和二所發(fā)電能轉換成熱能；所述傳動冷卻系統(tǒng)用于冷卻所述交流發(fā)電機和驅動電機一和驅動電機二，保證其工作在合理的溫度范圍內，由所述交流發(fā)電機輸出端驅動；所述制動過程的控制回路包括一個整流器二和一個逆變器三；進一步的，所述整流器二將驅動電機一和驅動電機二在制動過程所發(fā)交流電轉換成直流電；所述逆變器三將被所述整流器二轉換的直流電再轉換為交流電，供驅動所述交流發(fā)電機；進一步的，在制動過程中驅動電機一和驅動電機二所發(fā)電的功率除去所述交流發(fā)電機作為電動機運行、以及所述整流器一、逆變器一和逆變器二工作過程中的效率損失后，需要大于所述傳動冷卻系統(tǒng)所需功率和所述發(fā)動機最低噴油狀態(tài)運轉的摩擦功率。在制動過程中所述驅動電機一和二轉換為發(fā)電機狀態(tài)，所述交流發(fā)電機轉換為電動機；所述驅動電機一和驅動電機二所發(fā)電能經過所述整流器二、逆變器三的轉換后，驅動已轉換成電動機的所述交流發(fā)電機，使其將電能轉換成機械能，這部分機械能將驅動所述傳動冷卻系統(tǒng)為所述驅動電機一和驅動電機二冷卻，同時帶動所述發(fā)動機以最低噴油狀態(tài)運轉。本發(fā)明的效果是通過改變制動(緩行)過程中車輛能量傳遞路徑與控制方式，達到節(jié)省發(fā)動機能量輸出，總而達到節(jié)能的效果。


圖I是電驅動礦用汽車電傳動系統(tǒng)原理圖。
具體實施例如圖I所示的系統(tǒng)圖中，實線部分為一般電驅動礦用汽車驅動系統(tǒng)示意圖，本發(fā)明的技術方案如系統(tǒng)構成如圖I中虛線路徑。本發(fā)明中的電驅動礦用汽車制動過程節(jié)能控制系統(tǒng)包括發(fā)動機，交流發(fā)電機，整流器1、2，逆變器1、2、3，驅動電機1、2，制動斷路器，制動電阻，傳動冷卻系統(tǒng)。發(fā)動機 傳動系統(tǒng)動力源;交流發(fā)電機將發(fā)動機的機械能轉換為交流形式的電能；整流器I :將交流發(fā)電機的交流電轉換為直流電；逆變器I、2 :將所述直流電轉變?yōu)轵寗与姍CI、2需要的交流電；驅動電機1、2 :將電能轉換成驅動車輛前進的機械能；在制動過程中轉變?yōu)榘l(fā)電機，將車輛的動能轉換為電能(交流電)；制動斷路器用于在車輛進入制動狀態(tài)后開啟制動回路；制動電阻用于將制動過程中驅動電機1，2所發(fā)電能轉換成熱能；傳動冷卻系統(tǒng)用于冷卻電傳動系統(tǒng)的交流發(fā)電機和驅動電機1，2，保證其工作在合理的溫度范圍內，由交流發(fā)電機輸出端驅動；整流器2 :用于將驅動電機1，2在制動過程所發(fā)交流電轉換成直流電，屬于本發(fā)明制動控制回路的主要部件之一；逆變器3 :用于將被整流器2轉換的直流電再轉換為交流電，供驅動交流發(fā)電機，屬于本發(fā)明制動控制回路的主要部件之一；Iwc :表示驅動行駛過程中經整流器I整流以后的直流電流；Iqm :表示驅動行駛過程中經逆變器1、2逆變以后的交流電流；Ib :表示一般制動過程中的制動電流。Ifdc:本發(fā)明控制回路中的電流，在制動過程中經整流器2的整流后的直流電流，經逆變器3的逆變以后驅動交流發(fā)電機工作，并帶動傳動冷卻系統(tǒng)；現有技術的制動過程為在制動(緩行)過程中驅動電機轉換為發(fā)電機狀態(tài)運行，將車輛的動能轉換為電能，所發(fā)電能經過制動電阻轉變?yōu)闊崮芟牡?。由于驅動電機在發(fā)電過程中也將產生較多的熱量，需要依靠傳動冷卻系統(tǒng)將驅動電機的熱量散掉，才能保證驅動電機正常工作。驅動電機的冷卻系統(tǒng)依靠發(fā)動機提供的能量，即在制動過程中仍需要發(fā)動機提供維持散熱系統(tǒng)工作的能量，才能保證車輛的正常制動(緩行)運行。即在一般電驅動礦用汽車的制動(緩行)工況中，車輛動能經驅動電機轉換成電能由制動電阻消耗掉，同時還需要由發(fā)動機提供傳動冷卻系統(tǒng)的運行能量。本發(fā)明的技術方案如系統(tǒng)構成如圖I中虛線路徑，在現有電傳動系統(tǒng)基礎上，增加一個整流器2和一個逆變器3，構成本發(fā)明所述制動過程控制回路?？刂苹芈烽_啟的條件是在制動(緩行)過程中，驅動電機1，2所發(fā)電的功率除去交流發(fā)電機作為電動機運行、以及整流器I、逆變器1，2工作過程中的效率損失后，需要大于傳動冷卻系統(tǒng)所需功率和發(fā)動機最低噴油狀態(tài)運轉的摩擦功率。如果達不到這個條件，驅動電機制動過程所發(fā)電能仍由制動電阻全部消耗，傳動冷卻系統(tǒng)運行功率由發(fā)動機提供。工作原理如下在制動(緩行)過程中驅動電機1、2轉換為發(fā)電機狀態(tài)，交流發(fā)電機轉換為電動機。驅動電機所發(fā)電能經過整流器2、逆變器3的轉換后，驅動已轉換成電動機的交流發(fā)電機，使其將電能轉換 成機械能，這部分機械能將驅動傳動冷卻系統(tǒng)為驅動電機冷卻，同時帶動發(fā)動機以最低噴油狀態(tài)運轉。交流發(fā)電機的最高轉速不超過發(fā)動機允許的最高車速，一般為1900轉/分鐘。驅動電機在緩行過程中所發(fā)電能如果超過交流發(fā)電機帶動傳動冷卻系統(tǒng)和發(fā)動機最低噴油狀態(tài)運轉的需要，剩余部分經制動電阻轉變?yōu)闊崮芟牡?。由于目前使用的電傳動礦用汽車制動控制過程中傳動系統(tǒng)散熱需要，必須維持傳動冷卻系統(tǒng)工作在較高功率狀態(tài)，即下坡過程中仍需要發(fā)動機處于較高功率狀態(tài)，而驅動電機制動過程中所發(fā)電能全部由制動電阻消耗。本發(fā)明充分利用車輛動能轉變成的電能，驅動交流發(fā)電機以電動機模式工作，進一步驅動傳動冷卻系統(tǒng)傳動系統(tǒng)提供散熱需要的功率，并使發(fā)動機處于最低噴油工作狀態(tài)，利用其摩擦功耗消耗一部分電能，避免了制動過程中發(fā)動機的消耗，從而達到節(jié)能的目的。由于礦山車輛的發(fā)動機功率較大，最大可達到3500馬力以上，并且長距離下坡在其運行過程中占的比例較大，這種控制方式節(jié)能的效果較顯著。
權利要求
1.一種電驅動礦用汽車制動過程節(jié)能控制系統(tǒng)，其包括發(fā)動機，交流發(fā)電 機，整流器一，逆變器一、逆變器二，驅動電機一、驅動電機二，制動斷路器，制動電阻和傳動冷卻系統(tǒng)，其特征在于，該控制系統(tǒng)還包括一個制動過程的控制回路。
2.根據權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機傳動系統(tǒng)動力源；所述交流發(fā)電機將所述發(fā)動機的機械能轉換為交流形式的電能；整流器一將所述交流發(fā)電機的交流電轉換為直流電；逆變器一和逆變器二將所述直流電轉變?yōu)樗鲵寗与姍C一和二需要的交流電；所述驅動電機一和驅動電機二將電能轉換成驅動車輛前進的機械能，在制動過程中轉變?yōu)榘l(fā)電機將車輛的動能轉換為電能；所述制動斷路器用于在車輛進入制動狀態(tài)后開啟制動回路；所述制動電阻用于將制動過程中驅動電機一和二所發(fā)電能轉換成熱能；所述傳動冷卻系統(tǒng)用于冷卻所述交流發(fā)電機和驅動電機一和驅動電機二，保證其工作在合理的溫度范圍內，由所述交流發(fā)電機輸出端驅動。
3.根據權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述制動過程的控制回路包括一個整流器二和一個逆變器三。
4.根據權利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述整流器二將驅動電機一和驅動電機二在制動過程所發(fā)交流電轉換成直流電；所述逆變器三將被所述整流器二轉換的直流電再轉換為交流電，供驅動所述交流發(fā)電機。
5.根據權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制回路開啟的條件 是在制動過程中，驅動電機一和驅動電機二所發(fā)電的功率除去所述交流發(fā)電機作為電動機運行、以及所述整流器一、逆變器一和逆變器二工作過程中的效率損失后，需要大于所述傳動冷卻系統(tǒng)所需功率和所述發(fā)動機最低噴油狀態(tài)運轉的摩擦功率。
6.根據權利要求3-5之一所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在制動過程中所述驅 動電機一和二轉換為發(fā)電機狀態(tài)，所述交流發(fā)電機轉換為電動機；所述驅動電機一和驅動電機二所發(fā)電能經過所述整流器二、逆變器三的轉換后，驅動已轉換成電動機的所述交流發(fā)電機，使其將電能轉換成機械能，這部分機械能將驅動所述傳動冷卻系統(tǒng)為所述驅動電機一和驅動電機二冷卻，同時帶動所述發(fā)動機以最低噴油狀態(tài)運轉。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電驅動礦用汽車制動過程節(jié)能控制系統(tǒng)，其包括發(fā)動機，交流發(fā)電機，整流器一，逆變器一、逆變器二，驅動電機一、驅動電機二，制動斷路器，制動電阻和傳動冷卻系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)還包括一個制動過程的控制回路；所述制動過程的控制回路包括一個整流器二和一個逆變器三。本發(fā)明的效果是通過改變制動過程中車輛能量傳遞路徑與控制方式，達到節(jié)省發(fā)動機能量輸出，總而達到節(jié)能的效果。
文檔編號B60L15/02GK102963268SQ20121053220
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權日2012年9月3日
發(fā)明者楊玨, 張文明, 靳添絮, 楊耀東, 金純 , 孟宇 申請人:北京科技大學