RU89034U1

RU89034U1 - VEHICLE VEHICLE VEHICLE

Info

Publication number: RU89034U1
Application number: RU2009122276/22U
Authority: RU
Inventors: Михаил Георгиевич Колобов; Алексей Вячеславович Дубинин; Илья Сергеевич Казаков
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2009-11-27

Abstract

Транспортное средство с накопителем энергии, содержащее тепловой двигатель, электрический генератор, механически соединенный с валом теплового двигателя, электрические двигатели, последовательно подсоединенный к выходу генератора накопитель энергии, содержащий аккумуляторную батарею и блок конденсаторов, блок управления, выпрямитель, подключенный параллельно двигателям, отличающееся тем, что блок управления состоит из регулятора возбуждения электрогенератора, трех датчиков тока, трех датчиков напряжения, трех регуляторов, первый и второй регуляторы подсоединены к обмоткам независимого возбуждения первого и второго электрического двигателя, а третий подключен к обмотке возбуждения синхронного генератора, электрические двигатели выполнены в виде двигателей постоянного тока, в качестве блока конденсаторов выбран блок суперконденсаторов, при этом первый датчик тока включен в цепь первого двигателя и накопителя энергии, а второй включен в цепь второго двигателя и накопителя энергии, третий подключен в цепь между выпрямителем и накопителем энергии, а первый и второй датчики напряжения подключены параллельно каждому из двигателей постоянного тока, третий датчик напряжения подключен параллельно выпрямителю.A vehicle with an energy storage device comprising a heat engine, an electric generator mechanically connected to the shaft of the heat engine, electric motors, an energy storage device connected in series to the output of the generator, comprising a battery and a capacitor unit, a control unit, a rectifier connected in parallel with the engines, characterized in that the control unit consists of a generator excitation regulator, three current sensors, three voltage sensors, three regulators, the first the second regulators are connected to the independent excitation windings of the first and second electric motors, and the third is connected to the excitation windings of the synchronous generator, the electric motors are made in the form of direct current motors, a block of supercapacitors is selected as the block of capacitors, while the first current sensor is included in the circuit of the first motor and energy storage, and the second is connected to the circuit of the second engine and energy storage, the third is connected to the circuit between the rectifier and the energy storage, and the first and second second voltage sensors are connected in parallel to each of the DC motors, a third voltage sensor connected in parallel with the rectifier.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области автономного транспорта (в частности к гибридным электромобилям, электромобилям), а также может быть использовано на контактном электрическом транспорте.The proposed technical solution relates to the field of autonomous transport (in particular, to hybrid electric vehicles, electric vehicles), and can also be used in contact electric vehicles.

Известно устройство (патент №63297, опубл. 2007.05.27), содержащее тепловой двигатель, электрогенератор, механически соединенный с валом теплового двигателя, и электрические двигатели, последовательно подсоединенные к выходу генератора, аккумуляторную батарею и батарею конденсаторов, блок управления ими, снабжено выпрямителем, инвертором, электрогенератором переменного тока, электрическими двигателями переменного тока, причем все элементы расположены на одном шасси, выпрямитель подключен к выходу электрогенератора переменного тока, а к выходу выпрямителя параллельно друг другу подключены аккумуляторная батарея, батарея конденсаторов и инвертор, выход которого соединен с тяговыми электродвигателями переменного тока.A device is known (patent No. 63297, publ. 2007.05.27), comprising a heat engine, an electric generator mechanically connected to the shaft of the heat engine, and electric motors connected in series to the output of the generator, a storage battery and a capacitor bank, a control unit provided with a rectifier, an inverter, an alternating current electric generator, alternating current electric motors, all elements being located on one chassis, the rectifier is connected to the output of the alternating current generator, and to the output An accumulator battery, a capacitor bank, and an inverter, the output of which is connected to AC traction motors, are connected in parallel with each other.

Данное устройство имеет следующие недостатки. Условия работы аккумуляторной батареи при пусковом режиме и режиме рекуперации, когда ток значительно превышает номинальный, способствуют быстрому ее износу. Кроме того, инвертор утежеляет конструкцию.This device has the following disadvantages. The operating conditions of the battery during starting mode and recovery mode, when the current is significantly higher than the nominal, contribute to its rapid wear. In addition, the inverter comforts the design.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в увеличении срока службы аккумуляторной батареи путем оптимизации ее совместной работы с суперконденсатором.The technical problem solved by the proposed device is to increase the service life of the battery by optimizing its collaboration with the supercapacitor.

Поставленная задача решается тем, что в известном транспортном средстве с накопителем энергии, содержащем тепловой двигатель, электрический генератор, механически соединенный с валом теплового двигателя, электрический двигатель, последовательно подсоединенный к выходу генератора, накопитель энергии, состоящий из аккумуляторной батареи и блока конденсаторов, блок управления, выпрямитель, подключенный параллельно двигателям, согласно полезной модели, блок управления состоит из регулятора возбуждения электрогенератора, трех датчиков тока, трех датчиков напряжения, трех регуляторов, первый и второй регуляторы подсоединены к обмоткам независимого возбуждения первого и второго электрического двигателя, а третий подключен к обмотке возбуждения синхронного генератора, электрические двигатели выполнены в виде двигателей постоянного тока, в качестве блока конденсаторов выбран блок суперконденсаторов, при этом первый датчик тока включен в цепь первого двигателя и накопителя энергии, а второй включен в цепь второго двигателя и накопителя энергии, третий подключен в цепь между выпрямителем и накопителем энергии, а первый и второй датчики напряжения подключены параллельно каждому из двигателей постоянного тока, третий датчик напряжения подключен параллельно выпрямителю.The problem is solved in that in a known vehicle with an energy storage device comprising a heat engine, an electric generator mechanically connected to the shaft of the heat engine, an electric motor connected in series to the output of the generator, an energy storage device consisting of a battery and a block of capacitors, a control unit , a rectifier connected in parallel to the motors, according to a utility model, the control unit consists of an excitation regulator of the electric generator, three sensors current, three voltage sensors, three regulators, the first and second regulators are connected to the independent excitation windings of the first and second electric motors, and the third is connected to the excitation windings of the synchronous generator, electric motors are made in the form of DC motors, a block of supercapacitors is selected as a block of capacitors, wherein the first current sensor is included in the circuit of the first engine and energy storage, and the second is included in the circuit of the second engine and energy storage, the third is connected to the circuit between the rectifier and the energy storage device, and the first and second voltage sensors are connected in parallel to each of the DC motors, the third voltage sensor is connected in parallel with the rectifier.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.The drawing shows a schematic diagram of the proposed device.

Транспортное средство с накопителем энергии содержит тепловой двигатель 1, электрический генератор 2, механически соединенный с валом теплового двигателя 1. Выходы электрического генератора подключены к входам выпрямителя 3, к выходу которого подключены параллельно друг другу двигатели постоянного тока 4 и 5, накопитель энергии 6, состоящий из аккумуляторной батареи 7 и блока суперконденсаторов 8, датчик напряжения 9. Параллельно двигателям постоянного тока 4 и 5 соответственно подключены датчики напряжения 10, 11. Датчики тока 12 и 13 включены последовательно с двигателями соответственно 4 и 5. Последовательно с накопителем энергии подключен регулятор 14. Последовательно с выпрямителем 3 включен датчик тока 15. Двигатели постоянного тока 4 и 5 имеют обмотки независимого возбуждения, последовательно соединенные с регуляторами 16 и 17. Обмотка возбуждения электрического генератора 2 соединена с регулятором 18. Контакторы 19, 20 предусмотрены для подключения двигателей 4 и 5 соответственно, а контакторы 21, 22-для подключения накопителя 6.A vehicle with an energy storage device comprises a heat engine 1, an electric generator 2, mechanically connected to the shaft of the heat engine 1. The outputs of the electric generator are connected to the inputs of a rectifier 3, to the output of which DC motors 4 and 5 are connected in parallel, the energy storage device 6, consisting from the battery 7 and the supercapacitor unit 8, the voltage sensor 9. In parallel with the DC motors 4 and 5, respectively, the voltage sensors 10, 11. The current sensors 12 and 13 are connected to consequently with motors 4 and 5, respectively. Regulator 14 is connected in series with the energy storage device. Current sensor 15 is connected in series with rectifier 3. DC motors 4 and 5 have independent excitation windings connected in series with regulators 16 and 17. The excitation winding of electric generator 2 is connected with regulator 18. Contactors 19, 20 are provided for connecting motors 4 and 5, respectively, and contactors 21, 22 are for connecting drive 6.

Работает устройство следующим образом. Тепловой двигатель 1 вращает находящийся на одном валу с ним электрический генератор 2, вырабатывающий трехфазный переменный ток, который выпрямляется выпрямителем 3. Параллельно выпрямителю подключается накопитель энергии 6. Датчики тока 12 и 13, включенные последовательно каждому двигателю постоянного тока, служат для регулирования токов якорей при помощи сигналов, поступающих на регулятор 14. Регулирование токов возбуждения двигателей постоянного тока 4 и 5 и осуществляется при помощи регуляторов 16 и 17, которые получают сигналы с датчиков напряжения 10 и 11. Датчик напряжения 9 служит для контролирования параметров сигнала, получаемого после выпрямителя 3. Также в цепи после выпрямителя стоит датчик тока 15. Сигналы с датчика тока 15 и датчика напряжения 9 поступают на регулятор 18 электрического генератора 2.The device operates as follows. The heat engine 1 rotates an electric generator 2 located on the same shaft as it generates a three-phase alternating current, which is rectified by a rectifier 3. An energy storage device 6 is connected in parallel with the rectifier. Current sensors 12 and 13, connected in series to each DC motor, serve to control the currents of the anchors using the signals received by the regulator 14. Regulation of the excitation currents of DC motors 4 and 5 is carried out using the regulators 16 and 17, which receive signals from the sensor voltage 10 and 11. The voltage sensor 9 is used to control the parameters of the signal received after the rectifier 3. Also in the circuit after the rectifier is a current sensor 15. The signals from the current sensor 15 and voltage sensor 9 are fed to the regulator 18 of the electric generator 2.

Рассмотрим принцип работы устройства в соответствии с заданными режимами движения электромобиля. Схема подразделяется на две части: передний и задний мосты. Передний мост работает от теплового двигателя 1. Задний мост - от двигателей постоянного тока 4 и 5.Consider the principle of operation of the device in accordance with the specified modes of movement of the electric vehicle. The scheme is divided into two parts: front and rear axles. The front axle is powered by heat engine 1. The rear axle is powered by DC motors 4 and 5.

Во время пуска (а также во время аварийного режима) работает только тепловой двигатель. Схема сохраняется без изменений. При въезде в экологическую зону работают либо один из двигателей постоянного тока 4, либо оба 4 и 5 в зависимости от профиля пути. При малом профиле (малой нагрузке) работает тепловой двигатель 1. Контакторы 19, 20 замкнуты. Контакторы 21, 22 замыкаются при необходимости увеличения мощности (увеличении нагрузки), подключая тем самым двигатель постоянного тока 5 к накопителю энергии 6. В режиме максимальной мощности подключается тепловой двигатель 1 через механическую передачу к передней оси. Схема остается без изменений. Во время рекуперативного торможения двигатели постоянного тока 4 и 5 переходят в генераторный режим и заряжают конденсатор 8. Также на его заряд работает электрический генератор 2, вращаемый передней осью через механическую передачу. При этом все контакторы замкнуты. При достижении максимальной емкости (либо при полной остановке) заряжать конденсатор продолжает только дизель-генераторная установка. При этом контакторы 19 и 20 размыкаются.During start-up (as well as during emergency operation), only the heat engine is running. The scheme is saved unchanged. When entering the ecological zone, either one of the DC motors 4 or both 4 and 5 are operated, depending on the path profile. With a small profile (low load), the heat engine 1. The contactors 19, 20 are closed. The contactors 21, 22 are closed when it is necessary to increase power (increase the load), thereby connecting the DC motor 5 to the energy storage 6. In the maximum power mode, the thermal motor 1 is connected via a mechanical transmission to the front axle. The scheme remains unchanged. During regenerative braking, DC motors 4 and 5 go into the generator mode and charge the capacitor 8. Also, an electric generator 2 is used to charge it, rotated by the front axle through a mechanical transmission. In this case, all contactors are closed. When the maximum capacity is reached (or at a complete stop), only the diesel generator set continues to charge the capacitor. In this case, the contactors 19 and 20 are opened.

Как следует из работы, аккумуляторная батарея работает только в номинальном режиме («статическом»), т.е. при номинальных токах. В том случае, когда ток превышает номинальный (пусковой режим, режим рекуперации) в работу включается суперконденсатор, т.е. суперконденсатор работает в «динамических» режимах.As follows from the work, the battery only works in the nominal mode ("static"), i.e. at rated currents. In the event that the current exceeds the rated current (starting mode, recovery mode), a supercapacitor is turned on, i.e. supercapacitor operates in "dynamic" modes.

Claims

A vehicle with an energy storage device comprising a heat engine, an electric generator mechanically connected to the shaft of the heat engine, electric motors, an energy storage device connected in series to the output of the generator, comprising a battery and a capacitor unit, a control unit, a rectifier connected in parallel with the engines, characterized in that the control unit consists of a generator excitation regulator, three current sensors, three voltage sensors, three regulators, the first the second regulators are connected to the independent excitation windings of the first and second electric motors, and the third is connected to the excitation windings of the synchronous generator, the electric motors are made in the form of direct current motors, a block of supercapacitors is selected as the block of capacitors, while the first current sensor is included in the circuit of the first motor and energy storage, and the second is connected to the circuit of the second engine and energy storage, the third is connected to the circuit between the rectifier and the energy storage, and the first and second second voltage sensors are connected in parallel to each of the DC motors, a third voltage sensor connected in parallel with the rectifier.