RU2733889C1 - Hybrid vehicle on-board network supply system - Google Patents

Hybrid vehicle on-board network supply system Download PDF

Info

Publication number
RU2733889C1
RU2733889C1 RU2019141988A RU2019141988A RU2733889C1 RU 2733889 C1 RU2733889 C1 RU 2733889C1 RU 2019141988 A RU2019141988 A RU 2019141988A RU 2019141988 A RU2019141988 A RU 2019141988A RU 2733889 C1 RU2733889 C1 RU 2733889C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
converter
hybrid vehicle
board network
network
power
Prior art date
Application number
RU2019141988A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Анатольевич Хрипач
Лев Юрьевич Лежнев
Федор Андреевич Шустров
Алексей Павлович Татарников
Всеволод Анатольевич Неверов
Александр Сергеевич Некрасов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех)
Priority to RU2019141988A priority Critical patent/RU2733889C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2733889C1 publication Critical patent/RU2733889C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B60K13/00—Arrangement in connection with combustion air intake or gas exhaust of propulsion units
    • B60K13/04—Arrangement in connection with combustion air intake or gas exhaust of propulsion units concerning exhaust
    • 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
    • B60K3/00—Arrangement or mounting of steam or gaseous-pressure propulsion units
    • B60K3/04—Arrangement or mounting of steam or gaseous-pressure propulsion units of turbine type
    • 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
    • B60K6/24—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 combustion engines
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to automotive industry. Power system of on-board network of hybrid vehicle using engine exhaust gas energy includes turbo generator connected to exhaust system, AC to DC converter connected to the turbine generator, DC to DC converter, which is connected to the AC to DC converter. DC to DC converter consists of low-voltage and high-voltage part and is connected with alternating-current converter into DC. DC to DC converter allows to transmit energy generated by turbogenerator simultaneously to on-board network and traction electric drive network and to control power flows from vehicle on-board network to traction electric drive network, as well as to feed low-voltage on-board network of vehicle and high-voltage part supplying traction electric drive and energy storage buffer.
EFFECT: improved efficiency of electric energy use.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к автомобилестроению, а в частности к системам питания гибридных транспортных средств.The invention relates to the automotive industry, and in particular to power systems for hybrid vehicles.

Основной областью применения системы питания гибридного транспортного средства является выработка электрической энергии для бортовой сети гибридных транспортных средств.The main field of application of the hybrid vehicle power system is the generation of electrical power for the on-board network of hybrid vehicles.

Повышение цен на углеводородные топлива и снижение допустимых норм по выбросам вредных веществ с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания приводит к повышению интереса к системам, работа которых направлена на повышение эффективности использования энергии углеводородных топлив. Снижение расхода топлива и увеличение общего КПД гибридной транспортной энергоустановки обеспечивается за счет снижения потерь на выработку электрической энергии за счет использования тепловой энергии отработавших газов теплового двигателя.The increase in prices for hydrocarbon fuels and a decrease in the permissible standards for emissions of harmful substances with the exhaust gases of internal combustion engines leads to an increase in interest in systems whose work is aimed at increasing the energy efficiency of hydrocarbon fuels. A decrease in fuel consumption and an increase in the overall efficiency of a hybrid transport power plant is achieved by reducing losses for the generation of electrical energy through the use of thermal energy from the exhaust gases of a heat engine.

В состав системы питания гибридного транспортного средства иногда помимо системы топливоподачи для питания бортового зарядного устройства, в качестве которого может выступать двигатель внутреннего сгорания, топливный элемент или другие устройства, предназначенные для бортовой зарядки аккумуляторных батарей гибридного транспортного средства в процессе его движения, входит система питания бортовой электрической сети гибридного транспортного средства, в состав которой входят аккумуляторные батареи, а также все электрические агрегаты и компоненты, предназначенные и участвующие в процессе зарядки аккумуляторных батарей.In addition to the fuel supply system for powering the on-board charger, which can be an internal combustion engine, a fuel cell, or other devices designed for on-board charging of the hybrid vehicle batteries during its movement, the on-board a hybrid vehicle electrical network, which includes batteries and all electrical assemblies and components that are designed and involved in charging the batteries.

Из уровня техники известна электрическая архитектура гибридного автотранспортного средства (RU 2600959 С2, 27.10.2016). Электрическая архитектура гибридного автотранспортного средства содержит двигатель, генератор для зарядки бортовой батареи низкого напряжения, связанной со стартером двигателя и с бортовой сетью транспортного средства; тяговую электрическую машину, получающую питание от тяговой батареи высокого напряжения, и гибридную трансмиссию. Средства соединения гибридной трансмиссии занимают положение, в котором двигатель отсоединен от кинематической цепи, связывающей электрическую машину с колесами. Во втором положении двигатель внутреннего сгорания вращает колеса с участием или без участия электрической машины. В третьем положении двигатель и электрическая машина соединены так, чтобы объединить их крутящие моменты, передаваемые в направлении колес. Двигатель и генератор переменного тока образуют генераторный агрегат питания, обеспечивающий энергетические потребности тяговой электрической машины в электрическом режиме.The electrical architecture of a hybrid vehicle is known from the prior art (RU 2600959 C2, 27.10.2016). The electrical architecture of the hybrid vehicle comprises an engine, a generator for charging a low voltage on-board battery associated with the engine starter and the vehicle's on-board network; a traction electric machine powered by a high voltage traction battery and a hybrid transmission. The hybrid drivetrain coupling means are positioned where the engine is decoupled from the drive train connecting the electric machine to the wheels. In the second position, the internal combustion engine rotates the wheels with or without the participation of an electric machine. In the third position, the motor and the electric machine are connected so as to combine their torques transmitted in the direction of the wheels. The engine and the alternator form a power generating set that provides the energy requirements of the traction electric machine in electric mode.

К недостаткам данной системы следует отнести наличие теплового двигателя с генератором для питания батареи и бортовой сети гибридного транспортного средства. Использование отдельного генератора для питания бортовой сети и низковольтной батареи снижает эффективность использования энергии сгорания топлива из-за низкого суммарного КПД теплового двигателя и генератора, а также увеличивает нагрузку на двигатель, что снижает полезную мощность для привода тяговой электрической машины.The disadvantages of this system include the presence of a heat engine with a generator to power the battery and the on-board network of the hybrid vehicle. The use of a separate generator for powering the on-board network and a low-voltage battery reduces the efficiency of using fuel combustion energy due to the low total efficiency of the heat engine and generator, and also increases the load on the engine, which reduces the useful power for driving a traction electric machine.

Из уровня техники известно устройство управления гибридного транспортного средства (RU 2627238 С1, 04.08.2017). Устройство управления гибридного транспортного средства для приводной системы содержит двигатель, электромотором/генератором, первую и вторую муфту, средство управления запуском двигателя с использованием электромотора/генератора. Средство управления запуском двигателя расцепляет первую муфту и зацепляет вторую муфту во время режима движения по инерции/рекуперации с помощью электромотора/генератора при движении в режиме электрического транспортного средства, когда формируется запрос на запуск двигателя на основе увеличения требуемой движущей силы. Секция управления второй муфтой полностью расцепляет вторую муфту. Секция управления запуском двигателя дает сигнал первой муфте зацепляться или проскальзывать и управляет запуском двигателя посредством выполнения операции проворачивания двигателя, а также впрыска и зажигания воздуха и топлива. Подавляется рывок при запуске двигателя.A control device for a hybrid vehicle is known from the prior art (RU 2627238 C1, 04.08.2017). A hybrid vehicle control device for a drive system comprises an engine, an electric motor / generator, first and second clutches, and means for controlling the start of the engine using the electric motor / generator. The engine start control means disengages the first clutch and engages the second clutch during the inertia / recuperation mode with the electric motor / generator while traveling in the electric vehicle mode, when a request to start the engine is generated based on the increase in the required driving force. The second clutch control section fully disengages the second clutch. The engine start control section signals the first clutch to engage or slip, and controls engine starting by performing a cranking operation and injecting and igniting air and fuel. The jerk when starting the engine is suppressed.

Недостатком данного устройства является неэффективное использование энергии сгорания топлива для выработки электрической энергии ввиду того, что для запуска двигателя и питания бортовой сети используется генератор, соединены с двигателем через ряд механических устройств и преобразователей, что увеличивает потери полезной мощности, а также использование преобразователя постоянного тока, для питания бортовой сети и зарядки низковольтной батареи, что так же снижает эффективность.The disadvantage of this device is the ineffective use of fuel combustion energy to generate electrical energy due to the fact that a generator is used to start the engine and power the on-board network, they are connected to the engine through a number of mechanical devices and converters, which increases the loss of useful power, as well as the use of a DC / DC converter, to power the on-board network and charge the low-voltage battery, which also reduces efficiency.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является турбогенератор (US 2009/0250933 А1, 08.10.2009), состоящий из турбины, работающей на отработавших газах двигателя внутреннего сгорания, электрического генератора, имеющего ротор, соединенный с турбиной и статор, имеющий обмотку без железа (ironlesscoil), расположенную концентрично с ротором. При подаче отработавших газов вырабатывается электрическая энергия. Полученная электрическая энергия подается на преобразователь, который может использоваться для изменения параметров напряжения для подачи на нагрузку.The closest analogue (prototype) of the proposed utility model is a turbine generator (US 2009/0250933 A1, 08.10.2009), consisting of a turbine running on the exhaust gases of an internal combustion engine, an electric generator with a rotor connected to the turbine and a stator with a winding without iron (ironlesscoil), located concentrically with the rotor. When the exhaust gases are supplied, electrical energy is generated. The resulting electrical energy is fed to a converter, which can be used to change the voltage parameters to supply the load.

К недостаткам данного устройства следует отнести:The disadvantages of this device include:

- использование одного преобразователя для повышения или понижения напряжения перед нагрузкой, не позволяет отдавать полученную электрическую мощность и в бортовую сеть, и в сеть тягового электропривода, что снижает его технические возможности;- the use of one converter to increase or decrease the voltage before the load does not allow the received electric power to be transferred both to the on-board network and to the traction drive network, which reduces its technical capabilities;

- использование представленного преобразователя не позволяет осуществлять перенос энергии из сети низкого напряжения (бортовая сеть) в сеть высокого напряжения (сеть тягового электропривода);- the use of the presented converter does not allow the transfer of energy from the low voltage network (on-board network) to the high voltage network (traction drive network);

- недостаточная надежность теплового двигателя и привода электрического генератора, и недостаточная эффективность использования полученной электрической энергии.- insufficient reliability of the heat engine and drive of the electric generator, and insufficient efficiency of using the obtained electrical energy.

Задача, решаемая изобретением, направлена на разработку системы питания гибридных транспортных средств, применяющих энергию отработавших газов теплового двигателя, которая будет снижать механические потери на привод отдельного электрического генератора, снижать расход топлива теплового двигателя и увеличивать запас хода гибридного транспортного средства, повышать эффективность использования полученной электрической энергии.The problem solved by the invention is aimed at developing a power supply system for hybrid vehicles that use the energy of the exhaust gases of a heat engine, which will reduce mechanical losses for the drive of a separate electric generator, reduce fuel consumption of the heat engine and increase the hybrid vehicle's range, and increase the efficiency of using the resulting electric energy.

Технический результат заключается в повышении надежности теплового двигателя и привода электрического генератора, участвующих в работе системы питания гибридных транспортных средств, применяющих энергию отработавших газов теплового двигателя, повышении эффективности использования полученной электрической энергии, при сниженном расходе топлива теплового двигателя и увеличенном запасе хода гибридного транспортного средства.The technical result consists in increasing the reliability of the heat engine and the drive of the electric generator participating in the operation of the power supply system of hybrid vehicles that use the energy of the exhaust gases of the heat engine, increasing the efficiency of using the obtained electrical energy, with a reduced fuel consumption of the heat engine and an increased range of the hybrid vehicle.

Технический результат достигается тем, что система питания бортовой сети гибридного транспортного средства, применяющего энергию отработавших газов теплового двигателя, содержащая турбогенератор, подключенный к системе выпуска теплового двигателя гибридного транспортного средства так, что отработавшие газы попадают в турбину турбогенератора и после выхода из него идут в выхлопную систему, преобразователь переменного электрического тока в постоянный, соединенный с турбогенератором, преобразователь постоянного электрического тока в постоянный, который подключен к преобразователю переменного электрического тока в постоянный, причем преобразователь постоянного электрического тока в постоянный, состоящий из двух частей, низковольтной частью подключенный силовыми кабелями к аккумуляторной батарее, соединенной с бортовой сетью гибридного транспортного средства, а высоковольтной частью соединенный силовыми кабелями с блоком силовой электроники тягового привода, соединен с преобразователем переменного электрического тока в постоянный, силовыми кабелями через выравнивающий конденсатор, установленный параллельно цепи позволяя снизить пульсации электрического тока, причем преобразователь постоянного тока в постоянный позволяет отдавать электрическую энергию выработанную турбогенератором одновременно в бортовую сеть и сеть тягового электропривода и осуществлять управление потоками электрической энергии из бортовой сети гибридного транспортного средства в сеть тягового электропривода, а также питать низковольтную бортовую сеть гибридного транспортного средства и высоковольтную часть, питающую тяговый электропривод и накопительный буфер энергии.The technical result is achieved by the fact that the power supply system of the on-board network of a hybrid vehicle using the energy of the exhaust gases of a heat engine, containing a turbine generator connected to the exhaust system of the heat engine of a hybrid vehicle so that the exhaust gases enter the turbine of the turbine generator and after leaving it go to the exhaust system, an AC-to-DC converter connected to a turbo-generator, a DC-to-DC converter, which is connected to an AC-to-DC converter, and a DC-to-DC converter, consisting of two parts, a low-voltage part connected by power cables to a battery the battery connected to the on-board network of the hybrid vehicle, and the high-voltage part connected by power cables to the power electronics of the traction drive, is connected to the converter alternating electric current to constant, by power cables through an equalizing capacitor installed in parallel to the circuit allowing to reduce pulsations of electric current, moreover, the DC-to-DC converter allows to transfer the electrical energy generated by the turbine generator simultaneously to the on-board network and the traction drive network and to control the flow of electrical energy from the on-board network the hybrid vehicle to the traction electric drive network, as well as supply the low-voltage on-board network of the hybrid vehicle and the high-voltage part supplying the traction electric drive and the energy storage buffer.

Конструкция системы питания боровой сети гибридного транспортного средства также имеет следующие дополнительные отличия:The design of the power supply system of the field network of a hybrid vehicle also has the following additional differences:

- преобразователь переменного электрического тока в постоянный и преобразователь постоянного электрического тока в постоянный получая постоянный ток низкого напряжения, используемый в бортовой сети транспортного средства могут заряжать аккумуляторную батарею, для снижения нагрузки на основной генератор гибридного транспортного средства,- an AC-to-DC converter and a DC-to-DC converter producing low voltage DC current used in the vehicle's on-board network can charge the battery to reduce the load on the HV main generator,

- преобразователь переменного электрического тока в постоянный и преобразователь постоянного электрического тока в постоянный получая постоянный ток высокого напряжения, используемый в силовой сети гибридного транспортного средства для привода в движение могут заряжать буферный накопитель энергии для снижения нагрузки на основной генератор гибридного транспортного средства, а также повышения энерговооруженности транспортного средства,- AC / DC converter and DC / DC converter, receiving high voltage direct current used in the power grid of the hybrid vehicle for driving, can charge the buffer energy storage to reduce the load on the main generator of the hybrid vehicle, as well as increase the power-to-weight ratio vehicle,

- части преобразователя постоянного электрического тока в постоянный связывают две сети и позволяют перемещать энергопотоки между двумя сетями для эффективного использования электрической энергии, а также повышении надежности всей системы в целом,- parts of the DC-to-DC converter connect two networks and allow moving energy flows between the two networks for efficient use of electrical energy, as well as increasing the reliability of the entire system as a whole,

- турбогенератор, как и тепловой двигатель гибридного транспортного средства, осуществляет работу на постоянном нагрузочном режиме для повышения эффективности, что повышает эффективность преобразования тепловой энергии сгорания углеводородного топлива.- the turbine generator, like the heat engine of a hybrid vehicle, operates at a constant load mode to increase efficiency, which increases the efficiency of conversion of thermal energy from hydrocarbon fuel combustion.

На представленных чертежах:In the presented drawings:

на фиг. 1 показана схема системы питания гибридного транспортного средства;in fig. 1 is a schematic diagram of a power system for a hybrid vehicle;

на фиг. 2 показана схема подключения системы питания гибридного транспортного средства к гибридному транспортному средству.in fig. 2 is a schematic diagram showing the connection of the hybrid vehicle power system to the hybrid vehicle.

Система питания, а именно система питания бортовой сети гибридного транспортного средства 1 содержит турбогенератор 2, преобразователь переменного электрического тока в постоянный 3, преобразователь постоянного электрического тока в постоянный 4, выравнивающий конденсатор 5, аккумуляторную батарею 6. Система питания гибридного транспортного средства 1 подключена к системе выпуска (на чертеже не показано) теплового двигателя гибридного транспортного средства так, что отработавшие газы попадают в турбину турбогенератора 2 и после выхода из него идут в выхлопную систему (на чертеже не показано). Преобразователь переменного электрического тока в постоянный 3 соединенный с турбогенератором 2 силовыми кабелями 7. Преобразователь постоянного электрического тока в постоянный 4 подключен к преобразователю переменного электрического тока в постоянный 3 силовыми кабелями 7 через выравнивающий конденсатор 5.The power system, namely the on-board power supply system of the hybrid vehicle 1, comprises a turbine generator 2, an AC-to-DC converter 3, a DC-to-DC converter 4, an equalizing capacitor 5, and a battery 6. The power supply system of the hybrid vehicle 1 is connected to the system exhaust (not shown in the drawing) of the heat engine of the hybrid vehicle so that the exhaust gases enter the turbine of the turbine generator 2 and, after leaving it, go to the exhaust system (not shown in the drawing). The AC-to-DC converter 3 is connected to the turbine generator 2 by power cables 7. The DC-to-DC converter 4 is connected to the AC-DC converter 3 by power cables 7 through the equalizing capacitor 5.

Преобразователь постоянного электрического тока в постоянный 4 состоит из двух частей, низковольтной частью 8 подключен силовыми кабелями 7 к аккумуляторной батарее 6, соединенной с бортовой сетью гибридного транспортного средства (на чертеже не показано), а высоковольтной частью 9 соединен силовыми кабелями 7 с блоком силовой электроники тягового привода 10. Такое выполнение преобразователя 4 позволяет реализовать подачу электрической энергии в бортовую сеть, сеть тягового электропривода или же в обе сети сразу. Кроме того, эти части (8, 9) связывают две сети и позволяет перемещать энергопотоки между двумя сетями.The DC / DC converter 4 consists of two parts, the low-voltage part 8 is connected by power cables 7 to the battery 6, connected to the on-board network of the hybrid vehicle (not shown in the drawing), and the high-voltage part 9 is connected by power cables 7 to the power electronics unit Traction drive 10. Such an embodiment of the converter 4 allows the supply of electrical energy to the on-board network, the traction drive network, or to both networks at once. In addition, these parts (8, 9) connect the two networks and allow the movement of energy flows between the two networks.

Преобразователь переменного электрического тока в постоянный 3 и преобразователь постоянного электрического тока в постоянный 4 выполнены таким образом, что позволяют получать постоянный ток низкого напряжения, используемый в бортовой сети транспортного средства для зарядки аккумуляторной батареи 6. Преобразователь переменного электрического тока в постоянный 3 и преобразователь постоянного электрического тока в постоянный 4 выполнены таким образом, что позволяют получать постоянный ток высокого напряжения, используемый в силовой сети гибридного транспортного средства для привода в движение и для зарядки буферного накопителя энергии 11.The AC-to-DC converter 3 and the DC-to-DC converter 4 are made in such a way as to obtain a low-voltage direct current used in the vehicle's on-board network to charge the battery 6. AC to DC converter 3 and DC electric converter current to constant 4 are made in such a way that they allow obtaining high voltage direct current used in the power network of a hybrid vehicle for driving and for charging the buffer energy storage 11.

Выравнивающий конденсатор 5 установлен параллельно цепи позволяя снизить пульсации электрического тока.Equalizing capacitor 5 is installed in parallel with the circuit to reduce the ripple of the electric current.

При запуске теплового двигателя 12 гибридного транспортного средства отработавшие газы двигателя 12 поступают в турбогенератор 2, который в процессе работы вырабатывает переменный электрический ток, поступающий по силовым кабелям 7 в преобразователь переменного электрического тока в постоянный 3, откуда по силовым кабелям 7 через выравнивающий конденсатор 5 поступает в преобразователь постоянного электрического тока в постоянный 4, низковольтная часть которого подключена силовыми кабелями 7 к аккумуляторной батарее 6, соединенной с бортовой сетью гибридного транспортного средства, а высоковольтная часть силовыми кабелями 7 к блоку силовой электроники тягового привода 10.When the heat engine 12 of the hybrid vehicle is started, the exhaust gases of the engine 12 enter the turbine generator 2, which, during operation, generates an alternating electric current that flows through the power cables 7 to the AC to DC converter 3, from where it flows through the power cables 7 through the equalizing capacitor 5 into a DC-to-DC converter 4, the low-voltage part of which is connected by power cables 7 to the battery 6 connected to the on-board network of the hybrid vehicle, and the high-voltage part by power cables 7 to the power electronics of the traction drive 10.

Если бортовая сеть транспортного средства потребляет меньше электрической энергии, чем вырабатывает система питания боровой сети гибридного транспортного средства 1, то избыток энергии поступает на зарядку буферного накопителя энергии 11 гибридного транспортного средства через блок силовой электроники тягового привода 10. Если аккумуляторная батарея 6 гибридного транспортного средства полностью заряжена, то избыток электрической энергии поступает на блок силовой электроники тягового привода 10, который в зависимости от режима работы гибридного транспортного средства направляет электрическую энергию на тяговый электропривод 13, тем самым обеспечивая дополнительную мощность или направляет электрическую энергию на зарядку буферного накопителя энергии 11. Если необходимо подать электрическую энергию в бортовую сеть гибридного транспортного средства, при разряженной аккумуляторной батарее 6, а запуск теплового двигателя невозможен или нецелесообразен, то электрическая энергия из буферного накопителя энергии 11 может передаваться через преобразователь постоянного тока в постоянный 4 в бортовую сеть гибридного транспортного средства для питания потребителей, а также для подзарядки аккумуляторной батареи 6.If the on-board network of the vehicle consumes less electrical energy than the power supply system of the field network of the HV 1 generates, then the excess energy is supplied to charge the HV energy buffer 11 via the traction drive power electronics 10. If the HV battery 6 is completely charged, then the excess electrical energy is supplied to the power electronics of the traction drive 10, which, depending on the operating mode of the hybrid vehicle, directs electrical energy to the traction drive 13, thereby providing additional power or directing electrical energy to charge the buffer energy storage 11. If necessary supply electrical energy to the on-board network of a hybrid vehicle, with a discharged battery 6, and starting the heat engine is impossible or impractical, then the electrical energy from the buffer The energy storage device 11 can be transmitted through a DC-to-DC converter 4 to the on-board network of a hybrid vehicle to power consumers, as well as to recharge the battery 6.

Турбогенератор 2, как и тепловой двигатель 12 гибридного транспортного средства, может осуществлять работу на постоянном нагрузочном режиме, что повышает эффективность преобразования тепловой энергии сгорания углеводородного топлива.The turbine generator 2, like the heat engine 12 of the hybrid vehicle, can operate at a constant load mode, which increases the efficiency of conversion of thermal energy from the combustion of hydrocarbon fuel.

Генератор 14 приводится в движение тепловым двигателем 12 и обеспечивает питание тягового привода 13 через блок силовой электроники 10.The generator 14 is driven by the heat engine 12 and provides power to the traction drive 13 through the power electronics 10.

Таким образом, достигается повышение надежности теплового двигателя и привода электрического генератора, участвующих в работе системы питания гибридных транспортных средств, применяющих энергию отработавших газов теплового двигателя, повышение эффективности использования полученной электрической энергии, при сниженном расходе топлива теплового двигателя и увеличенном запасе хода гибридного транспортного средства.Thus, an increase in the reliability of the heat engine and the drive of the electric generator involved in the operation of the power supply system of hybrid vehicles using the energy of the exhaust gases of the heat engine, an increase in the efficiency of using the obtained electrical energy, with a reduced fuel consumption of the heat engine and an increased range of the hybrid vehicle is achieved.

Claims (5)

1. Система питания бортовой сети гибридного транспортного средства, применяющего энергию отработавших газов теплового двигателя, содержащая турбогенератор, подключенный к системе выпуска теплового двигателя гибридного транспортного средства так, что отработавшие газы попадают в турбину турбогенератора и после выхода из него идут в выхлопную систему, преобразователь переменного электрического тока в постоянный, соединенный с турбогенератором, преобразователь постоянного электрического тока в постоянный, который подключен к преобразователю переменного электрического тока в постоянный, отличающаяся тем, что преобразователь постоянного электрического тока в постоянный, состоящий из двух частей, низковольтной частью подключенный силовыми кабелями к аккумуляторной батарее, соединенной с бортовой сетью гибридного транспортного средства, а высоковольтной частью соединенный силовыми кабелями с блоком силовой электроники тягового привода, соединен с преобразователем переменного электрического тока в постоянный, силовыми кабелями через выравнивающий конденсатор, установленный параллельно цепи, позволяя снизить пульсации электрического тока, причем преобразователь постоянного тока в постоянный позволяет отдавать электрическую энергию, выработанную турбогенератором, одновременно в бортовую сеть и сеть тягового электропривода и осуществлять управление потоками электрической энергии из бортовой сети гибридного транспортного средства в сеть тягового электропривода, а также питать низковольтную бортовую сеть гибридного транспортного средства и высоковольтную часть, питающую тяговый электропривод и накопительный буфер энергии.1. The power supply system of the on-board network of a hybrid vehicle using the energy of the exhaust gases of a heat engine, containing a turbo generator connected to the exhaust system of the heat engine of a hybrid vehicle so that the exhaust gases enter the turbine of the turbine generator and, after leaving it, go to the exhaust system, electric current to DC, connected to a turbo generator, a DC to DC converter, which is connected to an AC to DC converter, characterized in that the DC to DC converter, consisting of two parts, with a low voltage part connected by power cables to the battery connected to the on-board network of the hybrid vehicle, and by the high-voltage part connected by power cables to the traction drive power electronics unit, connected to the alternating electric current converter ka to a constant, by power cables through an equalizing capacitor installed in parallel to the circuit, allowing to reduce the ripple of the electric current, and the DC-to-DC converter allows you to give the electrical energy generated by the turbine generator simultaneously to the on-board network and the traction electric drive network and to control the flow of electrical energy from the on-board the hybrid vehicle network to the traction electric drive network, as well as supply the low-voltage on-board network of the hybrid vehicle and the high-voltage part supplying the traction electric drive and the energy storage buffer. 2. Система питания бортовой сети гибридного транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что преобразователь переменного электрического тока в постоянный и преобразователь постоянного электрического тока в постоянный, получая постоянный ток низкого напряжения, используемый в бортовой сети транспортного средства, могут заряжать аккумуляторную батарею.2. The power supply system of the on-board network of a hybrid vehicle according to claim 1, characterized in that the AC-to-DC converter and the DC-to-DC converter, receiving the low voltage DC current used in the vehicle on-board network, can charge the storage battery. 3. Система питания бортовой сети гибридного транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что преобразователь переменного электрического тока в постоянный и преобразователь постоянного электрического тока в постоянный, получая постоянный ток высокого напряжения, используемый в силовой сети гибридного транспортного средства для привода в движение, могут заряжать буферный накопитель энергии.3. The power supply system of the on-board network of a hybrid vehicle according to claim 1, characterized in that an AC-to-DC converter and a DC-to-DC converter, producing a high-voltage DC current used in the power network of the hybrid vehicle for driving, can charge the buffer energy storage. 4. Система питания бортовой сети гибридного транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что части преобразователя постоянного электрического тока в постоянный связывают две сети и позволяют перемещать энергопотоки между двумя сетями.4. The power supply system of the on-board network of a hybrid vehicle according to claim 1, characterized in that the parts of the DC-to-DC converter connect the two networks and allow the energy flows to be moved between the two networks. 5. Система питания бортовой сети гибридного транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что турбогенератор, как и тепловой двигатель гибридного транспортного средства, осуществляет работу на постоянном нагрузочном режиме.5. The power supply system of the on-board network of a hybrid vehicle according to claim 1, characterized in that the turbine generator, like the heat engine of the hybrid vehicle, operates at a constant load mode.
RU2019141988A 2019-12-18 2019-12-18 Hybrid vehicle on-board network supply system RU2733889C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141988A RU2733889C1 (en) 2019-12-18 2019-12-18 Hybrid vehicle on-board network supply system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141988A RU2733889C1 (en) 2019-12-18 2019-12-18 Hybrid vehicle on-board network supply system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2733889C1 true RU2733889C1 (en) 2020-10-07

Family

ID=72927101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019141988A RU2733889C1 (en) 2019-12-18 2019-12-18 Hybrid vehicle on-board network supply system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2733889C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298653C2 (en) * 2002-07-04 2007-05-10 Сименс Акциенгезелльшафт Method to control speed of turbine connected by generator to power supply system (versions) and device for implementing the method (versions)
US20090250933A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-08 Thingap Automotive Llc Turbo generator
RU2459097C1 (en) * 2011-06-08 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" Electromechanical system for internal combustion engine
RU2623643C1 (en) * 2016-05-20 2017-06-28 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Method of regulating the voltage in gas turbine - generator system for power supply of electrical drives of a vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298653C2 (en) * 2002-07-04 2007-05-10 Сименс Акциенгезелльшафт Method to control speed of turbine connected by generator to power supply system (versions) and device for implementing the method (versions)
US20090250933A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-08 Thingap Automotive Llc Turbo generator
RU2459097C1 (en) * 2011-06-08 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" Electromechanical system for internal combustion engine
RU2623643C1 (en) * 2016-05-20 2017-06-28 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Method of regulating the voltage in gas turbine - generator system for power supply of electrical drives of a vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7733039B2 (en) Electric vehicle system for charging and supplying electrical power
US7304445B2 (en) Locomotive power train architecture
US7973424B2 (en) Method and apparatus for producing tractive effort with interface to other apparatus
US5343970A (en) Hybrid electric vehicle
KR101294071B1 (en) System for hybrid vehicle
US6651760B2 (en) Thermionic automobile
US8409052B2 (en) Starting method for hybrid electric vehicle and system architecture of hybrid electric vehicle
US10207592B1 (en) Autonomous hybrid power generation platform
KR101261955B1 (en) System for hybrid vehicle
JP2011500418A (en) Hybrid transmission mechanism
CN102652090A (en) Range extender for a motor vehicle
CN102431463B (en) Vehicular roadhaul increasing device
JP2005073467A (en) Hybrid vehicle system
RU63297U1 (en) AUTONOMOUS VEHICLE
RU2733889C1 (en) Hybrid vehicle on-board network supply system
CN101659204B (en) Hybrid driving system and driving method thereof
CN103129565A (en) Hybrid power transmission system
US9505298B2 (en) High speed traction motor for a vehicle also having an auxiliary open Brayton cycle power assist and range extender
US20090294192A1 (en) Apparatus for generating current, motor vehicle with an electric drive and an apparatus of this type
RU2459097C1 (en) Electromechanical system for internal combustion engine
RU2781845C1 (en) Vehicle power supply system
RU93051U1 (en) VEHICLE DRIVE SYSTEM
KR19990073221A (en) Self recharging generator
WO2021255939A1 (en) Engine electricity generator
CN101612884B (en) Hybrid power drive system

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20201208