Устройство охлаждения грузового высокоавтоматизированного электрического транспортного средства категории N3 Российский патент 2024 года по МПК B60K11/02 F01P3/20 

Область техники

Изобретение относится к устройствам охлаждения грузовых электрических высокоавтоматизированных транспортных средств (ВАТС) категории N3, предназначенных для охлаждения основных теплонагруженных элементов транспортного средства.

Уровень техники

Из уровня техники известно устройство жидкостного охлаждения агрегатов электромобиля (RU 2633109 C1, B60K 11/02, опубл. 11.10.2017), содержащее два гидравлических контура охлаждения агрегатов электромобиля, причем в высокотемпературном гидравлическом контуре расположен насос с приводом от электродвигателя для подачи теплоносителя от радиатора в рубашку жидкостного охлаждения тягового электродвигателя, в рубашку жидкостного охлаждения теплового двигателя, в рубашку жидкостного охлаждения генератора электрического тока, имеющего привод от теплового двигателя, в гидролиниях, сообщающих упомянутые рубашки жидкостного охлаждения с радиатором, установлены краны с электромеханическим приводом, управляемым по сигналам датчиков температуры теплоносителя в указанных гидролиниях, в низкотемпературном гидравлическом контуре расположен насос с приводом от электродвигателя для подачи теплоносителя от отдельного радиатора в рубашку жидкостного охлаждения аккумуляторной батареи, в рубашку жидкостного охлаждения инвертора, в рубашку жидкостного охлаждения прибора для зарядки аккумуляторной батареи, в гидролиниях, сообщающих упомянутые рубашки жидкостного охлаждения низкотемпературного гидравлического контура с радиатором, установлены краны с электромеханическим приводом, управляемым по сигналам датчиков температуры теплоносителя в указанных гидролиниях, в каждом гидравлическом контуре имеется компенсационно-расширительный бачок, сообщенный с гидролиниями, сообщающими рубашки жидкостного охлаждения с радиатором, и с гидролинией, расположенной между радиатором и насосом.

Недостатком данного технического решения является отсутствие средства для охлаждения пневматического компрессора и устройства понижения напряжения DC/DC, а также средства контроля температуры для включения основного вентилятора радиатора, что приводит к перегреву и отказу указанного оборудования.

Наиболее близким решением, взятым за прототип, принято устройство термостатирования агрегатов электромобиля (RU 2700158 C1, B60K 11/02, опубл. 13.09.2019), содержащее радиатор для охлаждения жидкого теплоносителя, насос с электроприводом, с выходом которого сообщены рубашки жидкостного охлаждения аккумуляторной батареи, тягового электродвигателя, инвертора и прибора для зарядки аккумуляторной батареи, гидролинии, сообщающие упомянутые рубашки охлаждения с входом радиатора и с входом насоса, в гидролиниях, сообщающих упомянутые рубашки охлаждения с входом радиатора, установлены электромеханические краны, управляемые датчиками температуры теплоносителя в указанных гидролиниях, на входе радиатора установлен электромеханический кран, управляемый датчиком температуры на входе в радиатор, в гидролинии, сообщающей выход из рубашек охлаждения аккумуляторной батареи, тягового электродвигателя, инвертора и прибора для зарядки аккумуляторной батареи с входом насоса, установлен электромеханический кран, рубашка охлаждения аккумуляторной батареи сообщена с выходом из насоса через электромеханический кран, управляемый датчиком температуры на выходе из рубашки охлаждения аккумуляторной батареи, вход в рубашку охлаждения аккумуляторной батареи сообщен через дополнительный электромеханический кран с выходом охладителя теплоносителя, последовательно с которым установлен электромеханический кран, управляемый датчиком температуры на выходе охладителя, и с выходом жидкостного подогревателя теплоносителя, последовательно с которым установлен электромеханический кран, управляемый датчиком температуры на выходе подогревателя.

Недостатком данного технического решения является отсутствие средства для охлаждения пневматического компрессора и устройства понижения напряжения DC/DC, а также средства контроля температуры для включения основного вентилятора радиатора, что приводит к перегреву и отказу указанного оборудования.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей заявляемого технического решения является разработка устройства охлаждения грузового электрического ВАТС категории N3 для отвода избыточного тепла от нагревающихся узлов и агрегатов для корректной работы грузового ВАТС категории N3.

Технический результат заявляемого технического решения заключается в реализации схемы системы охлаждения, обеспечивающей безопасную и стабильную работу компонентов грузового ВАТС категории N3.

Указанный технический результат достигается при помощи заявленного устройства охлаждения грузового высокоавтоматизированного электрического транспортного средства категории N3, содержащего гидравлический контур жидкостного охлаждения, в который входит электродвигатель (3), рубашка охлаждения которого связана патрубками с напорным коллектором посредством штуцера, закрепленного в корпусе электродвигателя (3), при этом напорный коллектор (2) связан патрубками с рубашкой охлаждения питающего силового инвертора (4) посредством штуцера, закрепленного в корпусе силового инвертора (4), с рубашкой охлаждения блока зарядного устройства (5) посредством штуцера, закрепленного в корпусе блока зарядного устройства (5), с рубашкой охлаждения понижающего преобразователя напряжения DC/DC (6) посредством штуцера, закрепленного в корпусе понижающего преобразователя напряжения DC/DC (6), с рубашкой охлаждения пневматического компрессора (7) посредством штуцера, закрепленного в корпусе пневматического компрессора (7), в свою очередь, электродвигатель, питающий силовой инвертор, блок зарядного устройства, понижающий преобразователь напряжения DC/DC и пневматический компрессор связаны сливными магистралями со сливным коллектором (8) посредством патрубков, соединенных со штуцерами, расположенными в корпусе сливного коллектора (8), при этом в сливном коллекторе, на выпуске, смонтирован погружной датчик температуры резистивного типа (9) и работающий в диапазоне от -40 до +110 °С, кроме того, сливной коллектор связан с радиатором системы охлаждения (10) патрубками посредством соединения через штуцера, расположенные как со стороны сливного коллектора (8), так и в корпусе радиатора системы охлаждения (10), причем радиатор системы охлаждения (10) связан патрубками с расширительным баком (11) со штуцерами, расположенными в расширительном баке (11), кроме того, радиатор системы охлаждения (10) связан патрубками с входом насоса системы охлаждения (1) посредством штуцера, закрепленного в корпусе насоса системы охлаждения (1).

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена схема устройства охлаждения ВАТС категории N3, где:

1 – насос системы охлаждения;

2 – напорный коллектор;

3 – электродвигатель;

4 – силовой инвертор;

5 – блок зарядного устройства (БЗУ);

6 – понижающий преобразователь напряжения DC/DC;

7 – пневматический компрессор;

8 – сливной коллектор;

9 – погружной датчик температуры резистивного типа;

10 – радиатор системы охлаждения;

11 – расширительный бак;

12 – контроллер верхнего уровня (КВУ);

13 – силовое реле;

14 – линия сброса избыточного давления.

Осуществление изобретения

Устройство охлаждения грузового электрического ВАТС категории N3 предназначено для охлаждения основных теплонагруженных элементов транспортного средства (ТС) и состоит из насоса системы охлаждения (1) с потребляемой мощностью 1200 Вт и создающего давление в системе охлаждения, перекачивая ОЖ по всему контуру (например, GRUNDFOS CM 10–2 A-R-A-E-AQQE F-A-A-N), при этом включением насоса системы охлаждения (1) управляет КВУ (12), подавая сигнал управления на питающий, понижающий преобразователь DC/AC 650 В/380 В (например, ИРБИ КА11-550/24У2), который в последующем питает электроэнергией электропривод насоса, активируя работу системы охлаждения. Выход насоса системы охлаждения связан с напорным коллектором (2) посредством присоединения в виде штуцера, размещенного в корпусе напорного коллектора, через патрубки для систем охлаждения с антифризом, которые закреплены через хомуты червячного типа Norma. Напорный коллектор (2) выполняет роль первичного пункта раздачи охлаждающей жидкости (ОЖ) по потребителям. Напорный коллектор (2) обеспечивает соответствующие расходные характеристики (например, БЗУ 8 л/мин, электродвигатель 20 л/мин, DC-DC 20 л/мин и т.д.) на гидравлический контур жидкостного охлаждения. Напорный коллектор (2) связан патрубками для систем охлаждения с антифризом, с рубашкой охлаждения электродвигателя MC-370_300-08 (M4 SUMO HP HV2500-6P-L-140) (3) посредством присоединения в виде штуцера, закрепленного в корпусе электродвигателя, с рубашкой охлаждения питающего силового инвертора (например, Motor Control Unit (MCU): CO200-A3/CO200-A3-BE) (4) посредством присоединения в виде штуцера, закрепленного в корпусе силового инвертора, с рубашкой охлаждения БЗУ (например, Brusa NLG667-U0-02A-A02) (5) посредством присоединения в виде штуцера, расположенного в корпусе БЗУ, с рубашкой охлаждения понижающего преобразователя напряжения DC/DC (6) посредством присоединения в виде штуцера, закрепленного в корпусе понижающего преобразователя напряжения DC/DC, с рубашкой охлаждения пневматического компрессора (например, WABCO) (7) посредством присоединения в виде штуцера, закрепленного в корпусе пневматического компрессора. В свою очередь, компоненты охлаждения (3 - 7) связаны сливными магистралями со сливным коллектором (8) патрубками для систем охлаждения с антифризом посредством присоединения в виде штуцеров соответствующего номинала. Крепление рукавов выполнено с применением хомутов червячного типа NORMA. В сливном коллекторе (8) смонтирован погружной датчик температуры резистивного типа (9) (например, Brahma ST06) и работающего в диапазоне от -40 до +110 °С. Датчик температуры расположен в сливном коллекторе (8) в соответствующем месте, на выходе из коллектора, когда поток ОЖ сбалансирован по температуре. Информация с датчика температуры (9) считывается КВУ и обрабатывается. Из условий, запрограммированных в КВУ, происходит инициализация управляющего сигнала на силовое реле (13), управляющее включением или выключением вентилятора системы охлаждения, расположенного на радиаторе системы охлаждения. Сливной коллектор (8) связан с радиатором системы охлаждения (10) патрубками для систем охлаждения с антифризом, посредством присоединения к штуцеру, расположенному в корпусе радиатора системы охлаждения, с применением хомутов червячного типа NORMA. Радиатор системы охлаждения (10) связан патрубками для системы охлаждения с антифризом, с расширительным баком (11) с применением тройника со штуцерами. Также радиатор системы охлаждения (10) связан верхней точкой с расширительным баком дополнительной линией из патрубка для систем охлаждения с применением антифриза, для улучшения процесса вывода воздуха из системы и, как следствие, более эффективной работы системы охлаждения. Радиатор системы охлаждения (10) связан с входом насоса системы охлаждения (1) посредством присоединения штуцера, расположенного в корпусе насоса системы охлаждения патрубками для систем охлаждения с антифризом и зафиксирован хомутами червячного типа NORMA. Схема устройства охлаждения ВАТС представлена на Фиг. 1.

Принцип действия устройства: сигнал на включение поступает с преобразователя DC-AC380В на электропривод насоса системы охлаждения. Насос системы охлаждения перекачивает охлаждающую жидкость из расширительного бака по патрубкам, посредством создаваемого разряжения в системе охлаждения, создавая давление в напорном коллекторе. Охлаждающая жидкость попадает в напорный коллектор. После охлаждения агрегатов (БЗУ, силовой инвертор, электродвигатель, понижающий преобразователь напряжения DC-DC, пневматический компрессор) охлаждающая жидкость движется в сливной коллектор. На выпуске из сливного коллектора установлен погружной датчик температуры резистивного типа, который регистрирует показания температуры охлаждающей жидкости, после чего по патрубкам охлаждающая жидкость движется в радиатор, проходит цикл охлаждения и движется дальше на вход насоса и смешивается с охлаждающей жидкостью, которая резервируется в расширительном баке. Основной функцией расширительного бака является компенсация рабочего объёма охлаждающей жидкости при её нагреве. При выключенном ВАТС категории N3, уровень охлаждающей жидкости находится между минимальной и максимальной отметкой на корпусе расширительного бака. После запуска электродвигателя охлаждающая жидкость в системе начинает нагреваться и расширяться, её уровень в баке увеличивается, а воздушная прослойка сжимается. Излишки воздуха в расширительном баке стравливаются через линию сброса избыточного давления (14) в окружающую среду.

Изобретение относится к устройствам охлаждения грузовых электрических высокоавтоматизированных транспортных средств (ВАТС) категории N3, предназначенных для охлаждения основных теплонагруженных элементов транспортного средства. Устройство охлаждения грузового транспортного средства содержит гидравлический контур жидкостного охлаждения, в который входит электродвигатель (3), рубашка охлаждения которого связана патрубками с напорным коллектором посредством штуцера, закрепленного в корпусе электродвигателя (3). Напорный коллектор (2) связан патрубками с рубашкой охлаждения питающего силового инвертора (4) посредством штуцера, закрепленного в корпусе силового инвертора (4), с рубашкой охлаждения блока зарядного устройства (5) посредством штуцера, закрепленного в корпусе блока зарядного устройства (5), с рубашкой охлаждения понижающего преобразователя напряжения DC/DC (6) посредством штуцера, закрепленного в корпусе понижающего преобразователя напряжения DC/DC (6), с рубашкой охлаждения пневматического компрессора (7) посредством штуцера, закрепленного в корпусе пневматического компрессора (7). Электродвигатель, питающий силовой инвертор, блок зарядного устройства, понижающий преобразователь напряжения DC/DC и пневматический компрессор связаны сливными магистралями со сливным коллектором (8) посредством патрубков, соединенных со штуцерами, расположенными в корпусе сливного коллектора (8). В сливном коллекторе на выпуске смонтирован погружной датчик температуры резистивного типа (9) и работающий в диапазоне от -40 до +110°С. Сливной коллектор связан с радиатором системы охлаждения (10) патрубками посредством соединения через штуцеры, расположенные как со стороны сливного коллектора (8), так и в корпусе радиатора системы охлаждения (10). Радиатор системы охлаждения (10) связан патрубками с расширительным баком (11) со штуцерами, расположенными в расширительном баке (11). Радиатор системы охлаждения (10) связан патрубками с входом насоса системы охлаждения (1) посредством штуцера, закрепленного в корпусе насоса системы охлаждения (1). Достигается обеспечение безопасной и стабильной работы компонентов грузового электрического транспортного средства. 1 ил.

Устройство охлаждения грузового высокоавтоматизированного электрического транспортного средства категории N3, содержащее гидравлический контур жидкостного охлаждения, в который входит электродвигатель (3), рубашка охлаждения которого связана патрубками с напорным коллектором посредством штуцера, закрепленного в корпусе электродвигателя (3), при этом напорный коллектор (2) связан патрубками с рубашкой охлаждения питающего силового инвертора (4) посредством штуцера, закрепленного в корпусе силового инвертора (4), с рубашкой охлаждения блока зарядного устройства (5) посредством штуцера, закрепленного в корпусе блока зарядного устройства (5), с рубашкой охлаждения понижающего преобразователя напряжения DC/DC (6) посредством штуцера, закрепленного в корпусе понижающего преобразователя напряжения DC/DC (6), с рубашкой охлаждения пневматического компрессора (7) посредством штуцера, закрепленного в корпусе пневматического компрессора (7), в свою очередь, электродвигатель, питающий силовой инвертор, блок зарядного устройства, понижающий преобразователь напряжения DC/DC и пневматический компрессор связаны сливными магистралями со сливным коллектором (8) посредством патрубков, соединенных со штуцерами, расположенными в корпусе сливного коллектора (8), при этом в сливном коллекторе на выпуске смонтирован погружной датчик температуры резистивного типа (9) и работающий в диапазоне от -40 до +110°С, кроме того, сливной коллектор связан с радиатором системы охлаждения (10) патрубками посредством соединения через штуцеры, расположенные как со стороны сливного коллектора (8), так и в корпусе радиатора системы охлаждения (10), причем радиатор системы охлаждения (10) связан патрубками с расширительным баком (11) со штуцерами, расположенными в расширительном баке (11), кроме того, радиатор системы охлаждения (10) связан патрубками с входом насоса системы охлаждения (1) посредством штуцера, закрепленного в корпусе насоса системы охлаждения (1).