Изобретение относится к системам питания средств, приводимых в движение с помощью электродвигателя, с автономным источником электропитания и может быть использовано в электромобилях, электрокарах и т.п. The invention relates to power systems for means driven by an electric motor with an autonomous power source and can be used in electric vehicles, electric cars, etc.
Существует большое количество разнообразных транспортных средств, приводимых в движение от тягового электродвигателя с автономными источниками питания. К ним можно отнести электромобили, электрокары, коляски для лиц с ослабленным состоянием здоровья (инвалидные коляски). Однако все они, как правило, в качестве источника электрической энергии используют аккумуляторные батареи. Обладая достаточно большой удельной емкостью, они обеспечивают питание тягового двигателя и движение транспортного средства. Однако внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, возрастающее в процессе старения, ограничивает величину силы тока, отдаваемого тяговому двигателю, что снижает динамические качества транспортного средства. В то же время использование дополнительного источника электрической энергии в виде емкостного накопителя позволяет избавиться от указанного недостатка. There are a large variety of vehicles driven by a traction motor with autonomous power sources. These include electric cars, electric cars, strollers for people with a weakened state of health (wheelchairs). However, all of them, as a rule, use rechargeable batteries as a source of electrical energy. Having a sufficiently large specific capacity, they provide power to the traction motor and the movement of the vehicle. However, the internal resistance of the battery, increasing during the aging process, limits the amount of current supplied to the traction motor, which reduces the dynamic quality of the vehicle. At the same time, the use of an additional source of electrical energy in the form of a capacitive storage allows you to get rid of this drawback.
Прототипом изобретения является система питания стандартного электрокара (Тройнин М. Ф. Электрокары и электропогрузчики. Л. Машиностроение, 1973, с. 138 139). Она содержит аккумуляторную батарею, педаль управления скоростью движения с возвратной пружиной, которая механически связана с переменным резистором, выключателем цепи питания и тяговым электродвигателем. Ее недостатки заключаются в том, что для обеспечения хорошей динамики движения требуются аккумуляторные батареи большой емкости, что приводит к увеличению массы и объема транспортного средства. The prototype of the invention is the power supply system of a standard electric car (Troinin MF Electric cars and electric forklifts. L. Mechanical Engineering, 1973, S. 138 139). It contains a battery, a speed control pedal with a return spring, which is mechanically connected to a variable resistor, a circuit breaker and a traction motor. Its disadvantages are that to ensure good driving dynamics requires high-capacity batteries, which leads to an increase in the mass and volume of the vehicle.
Задача изобретения создание комбинированной системы питания транспортного средства с электроприводом с автономным источником питания при улучшенных динамических качествах. The objective of the invention is the creation of a combined power system for a vehicle with an electric drive with an autonomous power source with improved dynamic qualities.
Сущность изобретения заключается в том, что комбинированная система питания транспортного средства, содержащая аккумуляторную батарею, подключенную к цепи питания тягового электродвигателя через выключатель и переменный резистор, механически связанные с педалью управления скоростью движения, выполненной с возвратной пружиной, дополнительно содержит емкостной накопитель энергии, диод и второй выключатель, причем диод включен в цепь заряда емкостного накопителя от аккумуляторной батареи, а дополнительный выключатель в цепь его разряда на тяговый электродвигатель, при этом дополнительный выключатель механически связан с педалью управления скоростью движения с возможностью замыкания при нажатии на педаль до упора. The essence of the invention lies in the fact that the combined power supply system of the vehicle, containing a battery connected to the power circuit of the traction motor through a switch and a variable resistor, mechanically connected to the speed control pedal made with a return spring, further comprises a capacitive energy storage device, a diode and the second switch, and the diode is included in the charge circuit of the capacitive storage from the battery, and an additional switch in the circuit of its discharge and on the drive motor, wherein an additional switch is mechanically connected to speed control pedal with the possibility of movement circuit when the pedal is pressed fully down.
Технический результат заключается в улучшении динамических характеристик транспортного средства. The technical result is to improve the dynamic characteristics of the vehicle.
На чертеже представлены схема описываемой комбинированной системы транспортного средства. Она содержит аккумуляторную батарею 1, педаль управления скоростью движения 2, механически связанную с переменным резистором (реостатом) 3, выключатель 4 цепи питания, тяговый электродвигатель 5, емкостной накопитель энергии 6, диод 7, второй выключатель 8, связанный с педалью управления скоростью движения при нажатии на нее до упора. Положительный вывод аккумуляторной батареи 1 соединен через диод 7, включенный в прямой полярности, с емкостным накопителем энергии 6 и выключателем 4 цепи питания, механически связанным с педалью правления скоростью движения 2. Второй вывод выключателя 4 цепи питания соединен через второй выключатель 8 с общей точкой соединения катода диода 7 и емкостного накопителя 6 и через переменный резистор (реостат) 3, подвижный контакт которого механически связан с педалью скорости движения 2, подключен к первому выводу тягового электродвигателя 5. Второй выключатель 8 замыкается за счет механической связи с педалью управления скоростью движения 2 при нажатии на нее до упора, а вторые выводы аккумуляторной батареи 1, емкостного накопителя 6 и тягового электродвигателя 5 соединены между собой через общую массу. The drawing shows a diagram of the described combined vehicle system. It contains a battery 1, a speed control pedal 2, mechanically connected to a variable resistor (rheostat) 3, a power circuit breaker 4, a traction motor 5, a capacitive energy storage 6, a diode 7, a second switch 8 connected to the speed control pedal at pushing it all the way. The positive terminal of the battery 1 is connected through a diode 7 connected in direct polarity to a capacitive energy storage device 6 and a power circuit switch 4 mechanically connected to the control pedal by the speed of movement 2. The second terminal of the power circuit switch 4 is connected via a second switch 8 to a common connection point the cathode of the diode 7 and the capacitive storage 6 and through a variable resistor (rheostat) 3, the movable contact of which is mechanically connected to the pedal of speed 2, is connected to the first output of the traction motor 5. W swarm switch 8 is closed by mechanical connection with the motion speed control pedal 2 when pressed against the stop, and the second terminals of the battery 1, a capacitive storage unit 6 and the traction motor 5 are interconnected via a common ground.
Система питания работает следующим образом. До начала движения транспортного средства педаль управления скоростью движения 2 за счет возвратной пружины находится в исходном состоянии, при котором выключатель 4 цепи питания находится в разомкнутом состоянии так же, как в разомкнутом состоянии находится и второй выключатель 8. Питание на электродвигатель 5 при этом не подается. В это время происходит заряд (или подзаряд) емкостного накопителя 6 через диод 7 до напряжения ЭДС аккумуляторной батареи 1. Для начала движения транспортного средства водитель нажимает на педаль управления скоростью движения 2, которая замыкает выключатель цепи 4 питания, и на тяговый электродвигатель 5 через переменный резистор 3 подается напряжение от аккумуляторной батареи 1. При дальнейшем нажатии на педаль 2 перемещается движок переменного резистора 3, уменьшая сопротивление в цепи питания электродвигателя 5, увеличивая ток и величину крутящегося момента. Напряжение на аккумуляторной батарее 1 при этом уменьшается за счет падения напряжения на ее внутреннем сопротивлении. За счет диода 7 емкостной накопитель энергии 6, напряжение на котором больше напряжения аккумуляторной батареи, в работе не участвует. При желании увеличить скорость разгона, преодоления подъемов, быстрого проезда участков движения при возможных аварийных ситуациях (например, обгона другого транспортного средства), водитель нажимает педаль управления скоростью движения 2 до отказа. При этом переменный резистор 3 полностью выводится и одновременно замыкается второй выключатель 8, подключая дополнительно для питания тягового электродвигателя 5 емкостной накопитель, который за счет отдачи накопленной энергии и малого внутреннего сопротивления обеспечивает увеличение динамического режима транспортного средства. При отпускании педали 2 от крайнего положения второй выключатель 8 размыкается и питание тягового электродвигателя 5 осуществляется только от аккумуляторной батареи. В это же время, если напряжение на емкостном накопителе стало меньше напряжения на аккумуляторной батарее, происходит его подзаряд через диод 7. The power system operates as follows. Before the vehicle starts to move, the pedal for controlling the speed of movement 2 due to the return spring is in the initial state, in which the power supply circuit breaker 4 is in the open state in the same way as the second switch 8 is in the open state. No power is supplied to the electric motor 5 . At this time, the capacitive drive 6 is charged (or recharged) through the diode 7 to the EMF voltage of the battery 1. To start the vehicle, the driver presses the speed control pedal 2, which closes the power circuit switch 4, and the traction motor 5 through an alternating resistor 3 is supplied with voltage from the battery 1. With further pressing the pedal 2, the engine of the variable resistor 3 moves, reducing the resistance in the power supply circuit of the electric motor 5, increasing the current and the magnitude torque. The voltage on the battery 1 is reduced due to the voltage drop on its internal resistance. Due to the diode 7, the capacitive energy storage 6, the voltage at which is greater than the voltage of the battery, is not involved in the operation. If you want to increase the speed of acceleration, overcoming ascents, fast passage of traffic areas in case of possible emergency situations (for example, overtaking another vehicle), the driver presses the pedal to control the speed 2 to failure. In this case, the variable resistor 3 is completely output and at the same time the second switch 8 is closed, connecting an additional capacitive storage to power the traction motor 5, which, due to the return of stored energy and low internal resistance, ensures an increase in the dynamic mode of the vehicle. When you release the pedal 2 from the extreme position, the second switch 8 opens and the power of the traction motor 5 is carried out only from the battery. At the same time, if the voltage on the capacitive drive has become less than the voltage on the battery, it is recharged through diode 7.
В результате использования предложенной схемы не только повышаются динамические свойства транспортного средства, но и уменьшается суммарный вес источников питания, т.к. для достижения тех же динамических свойств потребовалось бы существенно увеличить емкость (а следовательно, и массу) аккумуляторных батарей. As a result of using the proposed scheme, not only the dynamic properties of the vehicle are increased, but the total weight of the power sources is also reduced, because to achieve the same dynamic properties, it would be necessary to significantly increase the capacity (and hence the mass) of the batteries.