WO2013169143A1 - Электротранспортное средство с зарядным устройством на борту - Google Patents

Электротранспортное средство с зарядным устройством на борту Download PDF

Info

Publication number
WO2013169143A1
WO2013169143A1 PCT/RU2012/000602 RU2012000602W WO2013169143A1 WO 2013169143 A1 WO2013169143 A1 WO 2013169143A1 RU 2012000602 W RU2012000602 W RU 2012000602W WO 2013169143 A1 WO2013169143 A1 WO 2013169143A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
terminals
current
output
control system
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000602
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Олег Григорьевич ДАШКО
Анатолий Васильевич ДОЛГОЛАПТЕВ
Евгений Александрович СМОТРОВ
Дмитрий Вениаминович ВЕРШИНИН
Сергей Борисович ЗЕНИН
Александр Юрьевич СУСЛЕНКО
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Товарищество Энергетических И Электромобильных Проектов"
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 Общество С Ограниченной Ответственностью "Товарищество Энергетических И Электромобильных Проектов" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Товарищество Энергетических И Электромобильных Проектов"
Priority to JP2015511397A priority Critical patent/JP2015517786A/ja
Priority to EP12876282.0A priority patent/EP2848455A1/en
Priority to US14/400,038 priority patent/US20150231979A1/en
Priority to RU2013149932/11A priority patent/RU2013149932A/ru
Priority to CN201280060447.7A priority patent/CN104185568A/zh
Publication of WO2013169143A1 publication Critical patent/WO2013169143A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • 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
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • 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
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • 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
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • 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
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • 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
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to vehicles with electric or hybrid drive.
  • ETS electric vehicles
  • AB battery
  • An intermediate option is possible, providing for installation in home garages of a special device that can be connected to an existing electrical network, which allows to reduce battery charging time (for example, for a Chevrolet Volt hybrid car, from 6-8 hours when using the standard voltage in software V to 3-4 hours at increasing voltage up to 240 V).
  • battery charging time for example, for a Chevrolet Volt hybrid car, from 6-8 hours when using the standard voltage in software V to 3-4 hours at increasing voltage up to 240 V.
  • the purchase and installation of such a device requires certain additional costs (Etkin D.M. “Some technical and economic aspects of the electrification of mass vehicles in the USA”, AAI N ° 2 (61) and ⁇ ° 4 (63), 2010).
  • a technical solution is known (patent US5418437), where a charger system is introduced into the drive system of an ETS containing an electric motor system (motors and converters), a control system, controls and AB a device (memory) having an input for connecting to an AC source and an output connected to the output of the specified battery.
  • the specified memory also contains a control device that monitors the state and controls the operation of the memory.
  • the specified device contains an internal combustion engine with a motor generator; two electric motors connected respectively to the wheels of the front and rear axles and controlled by the respective converters, a battery and a drive (supercapacitor with a double electric layer and / or flywheel) connected to common tires through the respective converters; a control module and a charger, the input of which through a matching transformer can be connected to an external AC source, and the output terminals are connected to the above-mentioned common buses (+) and (-).
  • the charger can only work with an alternating voltage of the supply network, agreed by the specified transformer, larger in magnitude than the voltage on the indicated power buses;
  • the aim of the present invention is to eliminate a number of noted disadvantages of known devices - expanding the functionality of the ETS in terms of charge from an external source, reducing the overall dimensions and cost indicators of the ETS, and increasing the level of safety during the operation of the ETS.
  • a charger device on board contains at least one electric motor connected to the wheels of the vehicle through or without mechanical transmission, and a control system that includes one or more reversible converters that control the speed and / or moment of the specified electric motor, a battery, a large capacitor capacity (battery of supercapacitors (BSK)), reversible DC / DC converter of step-up / step-down type (recuperator (PE)) with recuperator control system m, two current sensor, two sensor voltages, wherein one or more converters are connected directly to the terminals of the power source (AB); the capacitor is connected to the terminals of the battery through the specified reversal converter; the first current sensor determines the magnitude and direction of the current AB; a second current sensor monitors the inductance current included in the reversing converter; the first voltage sensor measures the voltage at the terminals of the AB; a second voltage sensor measures the voltage across the terminals of the supercapacitor battery; the outputs of
  • a three-phase rectifier has been introduced into the ETC, the inputs of which are connected to the terminals of the external power supply connector, and the outputs through the inserted connector (contactor, thyristor) are connected to the terminals of the BSK.
  • a voltage presence sensor with a galvanically isolated output (for example, an optocoupler with a quenching resistor) is connected to the output of the rectifier, the output of which is connected to the input of the introduced charge control unit, to the other inputs of which the outputs of the charge level selector are connected.
  • FIG. 1 presents an electrical diagram of the proposed electric vehicle.
  • FIG. 2 shows the functioning algorithm of the indicated circuitry.
  • the electrical circuit of the proposed ETS contains a power source (AB) with terminals 1 and 2, the voltage at which is measured by voltage sensor 1 DN, and the current is measured by a 1DT current sensor.
  • the following are connected to terminals 1 and 2: series-connected ballast resistor R (shunted by a reverse diode D) and a discharge switch PK; and reversing converters PR1 ... HPi, providing speed and / or torque control of electric motors ED1 ... ED1, connected to the ETS wheels through or without mechanical transmission (using motor wheels) - are not shown in the diagram.
  • the circuit also contains a battery of supercapacitors (BSK), the voltage at which is measured by the 2DN sensor, BSK is connected to the output terminals of the reversing transducer (PE) 4 and 2, the input terminals of which 3 and 2 are connected to the terminals 1 and 2 of the source (AB).
  • PE is implemented on the basis of four transistor switches K1 ... K4, shunted by reverse diodes D1 ... D4 of inductance L, the current of which is measured by a 2DT sensor.
  • the outputs of the above sensors are connected to the PE control system (SURE).
  • the outputs of the control system are connected to the control inputs of PE and RK.
  • the upper-level control system (SUVU) of the ETS couples the signals of the steering angle sensor, the position of the gas pedals (setting the speed and / or torque of the electric motor) and the brake (setting the braking torque), the hand (parking) brake, the mode switch (forward, backward, etc.) p.) (not shown in the diagram) with PR1 ... ITPi.
  • a three-phase rectifier B, a P connector for connecting an external power supply to the VIP, a contactor K, a voltage presence sensor at the output of the ZDN, as well as a charge control unit for the BUZ and a charge level selector for the CPS, are introduced into the circuit, with the input B connected to the connector P, the positive output B through the contactor K is connected to the positive terminal 4 of the SK, the negative output B is connected to the common bus (terminal 2).
  • the galvanically decoupled output of the ZDN (as which an optocoupler with a quenching resistor can be used) is connected to the input of the BUZ, to the other inputs of which the outputs of the CPS are connected.
  • the outputs of the BUZ are connected to the SUVU and SURA.
  • the proposed device operates in accordance with the algorithm presented in figure 2 as follows.
  • the VIP is connected to the electrical circuit of the ETS through the connector R.
  • a VIP one or three-phase AC network can be used; wind generator or solar battery; source on hydrogen fuel cells, etc., with output voltage of 100 - 380 V DC or AC (depending on the specific version of the device).
  • the charge mode (limiting level of the charge current) is set — normal, accelerated, forced (N, Y or F), depending on the current situation and the power of the VIP.
  • the SUVU includes an ETS control circuit (similar to the ignition key);
  • 2- blocks the electric drive of the ETS (locks by control), excluding the possibility of the movement of the ETS when the VIP cable is connected;
  • the battery starts charging from BSK in the N, Y or F mode specified by the CPS, located on the ETS control panel and / or under the cover of the compartment for the location of the VIP connection connector P;

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Электротранспортное средство с автономным источником питания в виде аккумуляторной батареи содержит один электродвигатель, связанный с колесами транспортного средства через механическую передачу или без нее, и систему управления, включающую в себя один или несколько обратимых преобразователей, обеспечивающих регулирование скорости и/или момента указанного электродвигателя, конденсатор большой емкости и балластный резистор с разрядным ключом, один реверсивный преобразователь постоянного тока в постоянный ток с системой управления, два датчика тока, два датчика напряжения. При этом преобразователи подключены непосредственно к зажимам источника питания; конденсатор подключен к зажимам источника питания через указанный реверсивный преобразователь. Первый датчик тока определяет величину и направление тока источника питания; второй датчик тока контролирует ток индуктивности. Первый датчик напряжения измеряет напряжение на зажимах источника питания; второй датчик напряжения измеряет напряжение на зажимах суперконденсатора. Выходы указанных датчиков подключены ко входам системы управления реверсивного преобразователя, выходы которой подключены к управляющим входам реверсивного преобразователя и разрядного ключа. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей транспортного средства, снижения массогабаритных и стоимостных показателей.

Description

ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С ЗАРЯДНЫМ УСТРОЙСТВОМ НА БОРТУ
Область техники
Изобретение относится к транспортным средствам с электрическим или гибридным приводом.
Уровень техники
В последние годы все заметнее тенденция «электрификации» автомобилей -растет в процентном отношении количество выпускаемых «чистых» электромобилей и, как промежуточного решения, гибридных автомобилей.
Существенной проблемой массового применения электротранспортных средств (ЭТС) является подзарядка аккумуляторной батареи (АБ), её технические и экономические аспекты, тесно связанные с продолжительностью этого процесса. Общеизвестно, что повышение мощности применяемого для зарядки батарей электротока может многократно сократить её продолжительность. Это особенно ярко проявляется при переходе от использования применяемой в домашних хозяйствах США электроэнергии (напряжение ПО вольт) к использованию мощных «промышленных» зарядных устройств. Возможен промежуточный вариант, предусматривающий установку в домашних гаражах подключаемого к имеющейся электросети специального устройства, позволяющего сократить время зарядки батарей (например, для гибридного автомобиля «Chevrolet Volt», с 6-8 ч при использовании стандартного напряжения в ПО В до 3-4 ч при увеличении напряжения до 240 В). Но приобретение и установка такого устройства требует определённых дополнительных затрат (Эткин Д.М. «Некоторые технико-экономические аспекты электрификации массовых автомобилей в США», ААИ N°2(61) и Ν°4(63), 2010).
Идет работа над зарядными устройствами: со временем они должны стать столь же распространенными, как бензозаправки, и восстанавливать мощность батарей на 80% за 15- 30 минут. Кроме того, возможной становится зарядка АБ от домашней розетки.
(А. МИЛОВЗОРОВ «Заправляться из розетки становится модно»
http://www.utro.rU/articles/2010/l l/24/939328.shtml )
Одним из возможных направлений решения задачи быстрого и экономичного восстановления мощности АБ является размещение зарядных устройств непосредственно на борту транспортного средства.
Известно техническое решение (патент US5418437), где в состав приводной системы ЭТС, содержащей электрическую моторную систему (двигатели и преобразователи), систему управления, органы управления и АБ введено зарядное устройство (ЗУ), имеющее вход для подключения к источнику переменного тока и выход, подключенный к выходу указанной АБ. Указанное ЗУ содержит также управляющее устройство, отслеживающее состояние и управляющее работой ЗУ. Недостатками известного устройства являются:
-ограниченные функциональные возможности - оно создано для работы от одного напряжения питающей сети и обеспечивает один уровень тока заряда;
-увеличение массы и стоимости электрооборудования ЭТС вследствие установки преобразователя и управляющего устройства ЗУ на борту ЭТС;
-недостаточный уровень безопасности - отсутствует блокировка (запрет) движения ТС при подключенном к источнику переменного тока ЗУ.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является решение, по заявке на патент US2007/0068714 А1. Указанное устройство содержит двигатель внутреннего сгорания с мотор-генератором; два электродвигателя, связанные соответственно с колесами передней и задней оси и управляемые соответствующими преобразователями, аккумуляторную батарею и накопитель (суперконденсатор с двойным электрическим слоем и/или маховик), связанные с общими шинами через соответствующие преобразователи; модуль управления и зарядное устройство, вход которого через согласующий трансформатор может быть подключен к внешнему источнику переменного тока, а выходные зажимы подключены к вышеуказанным общим шинам (+) и (-).
Недостатками этого устройства являются:
-ограниченные функциональные возможности - ЗУ может работать только при переменном напряжении питающем сети, согласованном указанным трансформатором, большем по величине, чем напряжение на указанных силовых шинах;
-увеличение массы и стоимости электрооборудования ЭТС вследствие установки трансформатора, преобразователя и управляющего устройства ЗУ на борту ЭТС;
-недостаточный уровень безопасности - отсутствует блокировка (запрет) движения ТС при подключенном к источнику переменного тока ЗУ.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является устранение ряда отмеченных недостатков известных устройств - расширение функциональных возможностей ЭТС в части заряда от внешнего источника, снижение массогабаритных и стоимостных показателей ЭТС, и увеличение уровня безопасности при эксплуатации ЭТС.
Указанные цели достигаются в предлагаемом электротранспортном средстве с зарядным устройством на борту. Оно содержит, по меньшей мере, один электродвигатель, связанный с колесами транспортного средства через механическую передачу или без нее, и систему управления, включающую в себя один или несколько обратимых преобразователей, обеспечивающих регулирование скорости и/или момента указанного электродвигателя, аккумуляторную батарею, конденсатор большой емкости (батарея суперконденсаторов (БСК)), реверсивный преобразователь постоянного тока в постоянный ток повышающего/понижающего типа (рекуператор (РЕ)) с системой управления рекуператором, два датчика тока, два датчика напряжения, причем один или несколько преобразователей подключены непосредственно к зажимам источника питания (АБ); конденсатор подключен к зажимам АБ через указанный реверсивный преобразователь; первый датчик тока определяет величину и направление тока АБ; второй датчик тока контролирует ток индуктивности, входящей в состав реверсивного преобразователя; первый датчик напряжения измеряет напряжение на зажимах АБ; второй датчик напряжения измеряет напряжение на зажимах батареи суперконденсаторов; выходы указанных датчиков подключены ко входам системы управления реверсивного преобразователя, выходы которой подключены к управляющим входам ключей реверсивного преобразователя и разрядного ключа.
В ЭТС введены трехфазный выпрямитель, входы которого подключены к зажимам разъема подключения внешнего источника питания, а выходы через введенный соединитель (контактор, тиристор) подключены к зажимам БСК. Кроме того, к выходу выпрямителя подключен также датчик наличия напряжения с гальванически развязанным выходом (например, оптопара с гасящим резистором), выход которого подключен ко входу введенного блока управления зарядом, к другим входам которого подключены выходы селектора уровня заряда.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого электротранспортного средства.
На фиг. 2 отображен алгоритм функционирования указанной электрической схемы. Подробное описание изобретения.
Обратимся к рис.1 Электрическая схема предлагаемой ЭТС, содержит источник питания (АБ) с зажимами 1 и 2, напряжение на которых измеряется датчиком напряжения 1 ДН, а ток измеряется датчиком тока 1ДТ. К зажимам 1 и 2 подключены: последовательно соединенные балластный резистор R (шунтированный обратным диодом D) и разрядный ключ РК; и реверсивные преобразователи ПР1 ...HPi, обеспечивающие регулирование скорости и/или момента электродвигателей ЭД1...ЭД1, связанных с колесами ЭТС через механическую передачу или без нее (с использованием мотор-колес) - на схеме не показаны.
Схема содержит также батарею суперконденсаторов (БСК), напряжение на которой измеряется датчиком 2ДН, БСК подключена к выходным зажимам реверсивного преобразователя (РЕ) 4 и 2, входные зажимы которого 3 и 2 подключены к зажимам 1 и 2 источника (АБ). РЕ реализован на базе четырех транзисторных ключей К1...К4, зашунтированных обратными диодами D1...D4 индуктивности L, ток которой измеряется датчиком 2ДТ. К системе управления РЕ (СУРЕ) подключены выходы вышеперечисленных датчиков. Выходы СУ подключены к управляющим входам РЕ и РК.
Система управления верхнего уровня (СУВУ) ЭТС связывает сигналы датчика угла поворота руля, положения педалей газа (задания скорости и/или момента электродвигателя) и тормоза (задания момента торможения), ручного (стояночного) тормоза, переключателя режима (вперед, назад и т.п.) (на схеме не показаны) с ПР1 ...ITPi.
В схему введены также трехфазный выпрямитель В, разъем Р подключения внешнего источника питания ВИП, контактор К, датчик наличия напряжения на выходе В ЗДН, а также блок управлением заряда БУЗ и селектор уровня заряда СУЗ, причем вход В подключен разъему Р, положительный выход В через контактор К подключен к положительному выводу 4 СК , отрицательный выход В подключен к общей шине (зажим 2). Гальванически отвязанный выход ЗДН (в качестве которого может быть использована оптопара с гасящим резистором) связан со входом БУЗ, к другим входам которого подключены выходы СУЗ. Выходы БУЗ связаны с СУВУ и СУРЕ.
Предлагаемое устройство работает в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг.2 следующим образом.
ВИП подключается к схеме электрооборудования ЭТС через разъем Р. В качестве ВИП может быть использована одно или трехфазная сеть переменного тока; ветрогенератор или солнечная батарея; источник на водородных топливных элементах и т.п., с выходным напряжением 100 - 380 В постоянного или переменного тока (в зависимости от конкретного исполнения устройства). С помощью СУЗ задается режим заряда (предельный уровень тока заряда)-нормальный, ускоренный, форсированный (Н, У или Ф), в зависимости от текущей ситуации и мощности ВИП.
Появление напряжения U3 на выходе выпрямителя через введенную схему контроля наличия из (3 ДН) запускает схему заряда АБ БУЗ, которая:
1- через СУВУ включает схему управления ЭТС (аналогично ключу зажигания);
2- блокирует электропривод ЭТС (запирает по управлению), исключая возможность движения ЭТС при подключенном шнуре ВИП;
3- дополнительной командой РЕ осуществляет заряд батареи
суперконденсаторов (БСК) до максимального напряжения икжмакс;
4- по команде датчика напряжения 2ДН, контролирующего напряжение БСК, включается введенный в схему электрооборудования контактор К, подключающий (+) выход выпрямителя В к (+) зажиму БСК;
5- по команде указанного контактора РЕ начинается заряд АБ от БСК в режиме Н, У или Ф, задаваемом СУЗ, расположенном на пульте управления ЭТС и/или под крышкой отсека размещения разъема Р подключения ВИП;
6- при снижении напряжения UBCK ДО уровня открываются диоды выпрямителя В и начинается заряд АБ от ВИП, при этом БСК играет роль фильтрующего конденсатора;
7- при достижении напряжения АБ заданного уровня, контролируемого датчиком напряжения АБ 1 ДН или уменьшения тока заряда АБ, контролируемого датчиком тока АБ 1 ДТ, ниже заданного уровня, формируется команда окончания заряда АБ;
8- по указанной команде осуществляется заряд батареи (БСК) до
максимального напряжения икжмакс от АБ;
9- по команде датчика напряжения, контролирующего напряжение БСК, отключается контактор, подключающий (+) выход выпрямителя к (+) зажиму БСК, и защелкивается триггер в БУЗ, фиксирующий окончание заряда АБ;
10- блокировка электроприводов ЭТС (п.2), исключающая возможность движения ЭТС при подключенном шнуре ВИП, не снимается; Для снятия блокировки и возможности движения ЭТС необходимо отключить от разъема шнур ВИП.
Промышленная применимость
Введение в электрическую схему транспортного средства указанных элементов и использование предложенного алгоритма позволяет создать зарядное устройство на борту ЭТС с широкими возможностями по параметрам ВИП на базе существующей силовой схемы электрооборудования ЭТС и обеспечить высокий уровень безопасности при эксплуатации ЭТС путем блокировки движения ЭТС при подключенном шнуре ВИП.

Claims

Формула изобретения
1. Электротранспортное средство с автономным источником питания в виде аккумуляторной батареи, содержащее по меньшей мере, один электродвигатель, связанный с колесами транспортного средства через механическую передачу или без нее, и систему управления, включающую в себя один или несколько обратимых преобразователей, обеспечивающих регулирование скорости и/или момента указанного электродвигателя, суперконденсатор большой емкости и балластный резистор с разрядным ключом, реверсивный преобразователь постоянного тока в постоянный ток повышающего/понижающего типа с системой управления, два датчика тока, два датчика напряжения, причем один или несколько обратимых преобразователей подключены непосредственно к зажимам источника питания; конденсатор подключен к зажимам источника питания через указанный реверсивный преобразователь; первый датчик тока определяет величину и направление тока источника питания; второй датчик тока контролирует ток индуктивности, входящей в состав реверсивного преобразователя; первый датчик напряжения измеряет напряжение на зажимах источника питания; второй датчик напряжения измеряет напряжение на зажимах суперконденсатора; выходы указанных датчиков подключены ко входам системы управления реверсивного преобразователя, выходы которой подключены к управляющим входам реверсивного преобразователя и разрядного ключа, отличающееся тем, что оно снабжено трехфазным выпрямителем, входы которого подключены к разъему подключения внешнего источника питания, а выход через контактор подключен к зажимам суперконденсатора; датчиком наличия напряжения на выходе выпрямителя с выходом, подключенным ко входу введенного блока управления зарядом, к другим входам которого подключены выходы введенного селектора уровня заряда; выходы блока управления зарядом подключены к управляющему входу указанного контактора, входам системы управления реверсивного преобразователя и системы управления электротранспортного средства.
2. Устройство по п.1, в котором датчик наличия напряжения на выходе выпрямителя имеет гальванически отвязанный выход, выполненный на базе оптопары с гасящим резистором.
3. Устройство по п. 1, в котором для обеспечения бестоковой коммутации контактора в начале и в конце процесса заряда напряжение суперконденсатора повьппается до уровня, превышающего уровень напряжения на выходе выпрямителя.
4. Устройство по п.1, в котором при появлении напряжения на выходе выпрямителя блокируются преобразователи приводов электротранспортного средства, для исключения возможности движения электротранспортного средства при подключенном шнуре внешнего источника питания.
PCT/RU2012/000602 2012-05-10 2012-07-24 Электротранспортное средство с зарядным устройством на борту WO2013169143A1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015511397A JP2015517786A (ja) 2012-05-10 2012-07-24 オンボード充電ユニットを有する電動車両
EP12876282.0A EP2848455A1 (en) 2012-05-10 2012-07-24 Electric vehicle with an on-board charger
US14/400,038 US20150231979A1 (en) 2012-05-10 2012-07-24 Electric vehicle with an on-board charger
RU2013149932/11A RU2013149932A (ru) 2012-05-10 2012-07-24 Электротранспортное средство с зарядным устройством на борту
CN201280060447.7A CN104185568A (zh) 2012-05-10 2012-07-24 具有车载充电单元的电力供电车辆

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012118976/11A RU2486074C1 (ru) 2012-05-10 2012-05-10 Электротранспортное средство с зарядным устройством на борту
RU2012118976 2012-05-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013169143A1 true WO2013169143A1 (ru) 2013-11-14

Family

ID=48702144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000602 WO2013169143A1 (ru) 2012-05-10 2012-07-24 Электротранспортное средство с зарядным устройством на борту

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150231979A1 (ru)
EP (1) EP2848455A1 (ru)
JP (1) JP2015517786A (ru)
CN (1) CN104185568A (ru)
RU (2) RU2486074C1 (ru)
WO (1) WO2013169143A1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105539316A (zh) * 2015-12-25 2016-05-04 东风商用车有限公司 一种混合动力电机控制器通断电保护装置及其使用方法
CN105730266A (zh) * 2016-01-19 2016-07-06 无锡商业职业技术学院 一种三挡位电动汽车的传动系统
RU2667482C1 (ru) * 2016-06-24 2018-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ИНКАР-М" Многоосевой преобразователь электропривода
JP7191873B2 (ja) * 2020-01-17 2022-12-19 株式会社東芝 充放電制御装置、充放電システム、充放電制御方法及び充放電制御プログラム
RU2766312C1 (ru) * 2021-05-14 2022-03-15 Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" Самодиагностируемая система обеспечения бесперебойного питания бортовой аппаратуры
CN116599392B (zh) * 2023-07-17 2024-04-12 珠海市科力通电器有限公司 电动研磨器、电动研磨器的调速电路及其控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3116341A1 (de) * 1981-04-24 1982-11-18 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Elektrospeicher-strassenfahrzeug
US5418437A (en) 1992-11-16 1995-05-23 Hydro-Quebec Motor vehicle drive system for a motor vehicle having an electric motor system, and a method of operating said drive system
RU2085413C1 (ru) * 1994-07-12 1997-07-27 Московская государственная академия автомобильного и тракторного машиностроения Комбинированная система питания транспортного средства
US20070068714A1 (en) 2005-09-23 2007-03-29 Afs Trinity Power Corporation Method and apparatus for power electronics and control of plug-in hybrid propulsion with fast energy storage
RU2405686C1 (ru) * 2009-07-03 2010-12-10 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Предприятие "Инкар-М" Электротранспортное средство
RU2409483C1 (ru) * 2007-02-20 2011-01-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Транспортное средство с электродвигателем, устройство зарядки, система зарядки

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3625789B2 (ja) * 2001-08-10 2005-03-02 本田技研工業株式会社 車両の電源装置
US8110948B2 (en) * 2008-04-03 2012-02-07 Ut-Battelle, Llc Power conversion apparatus and method
CN102510815A (zh) * 2009-07-03 2012-06-20 Inkar-M科研生产企业股份有限公司 电动车辆
US20130221745A1 (en) * 2009-07-03 2013-08-29 Zakrytoe Aktzionemoye Obschestvo Nauchno- Proizodstvennoe Predpriyatie "Inkar-M" Electric vehicle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3116341A1 (de) * 1981-04-24 1982-11-18 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Elektrospeicher-strassenfahrzeug
US5418437A (en) 1992-11-16 1995-05-23 Hydro-Quebec Motor vehicle drive system for a motor vehicle having an electric motor system, and a method of operating said drive system
RU2085413C1 (ru) * 1994-07-12 1997-07-27 Московская государственная академия автомобильного и тракторного машиностроения Комбинированная система питания транспортного средства
US20070068714A1 (en) 2005-09-23 2007-03-29 Afs Trinity Power Corporation Method and apparatus for power electronics and control of plug-in hybrid propulsion with fast energy storage
RU2409483C1 (ru) * 2007-02-20 2011-01-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Транспортное средство с электродвигателем, устройство зарядки, система зарядки
RU2405686C1 (ru) * 2009-07-03 2010-12-10 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Предприятие "Инкар-М" Электротранспортное средство

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
OTROSHA I.S. ET AL.: "Elektromobili. M.", INFORMELEKTRO, 1969, pages 70, XP008173195 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015517786A (ja) 2015-06-22
EP2848455A1 (en) 2015-03-18
RU2486074C1 (ru) 2013-06-27
RU2013149932A (ru) 2015-10-20
US20150231979A1 (en) 2015-08-20
CN104185568A (zh) 2014-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10994623B2 (en) Apparatus for energy transfer using converter and method of manufacturing same
JP7051758B2 (ja) 電気自動車を充電する装置および方法
US8793041B2 (en) Electric powered vehicle and control method for the same
US9878622B2 (en) Power supply apparatus for eco-friendly vehicle
RU2486074C1 (ru) Электротранспортное средство с зарядным устройством на борту
CN103108769A (zh) 车辆的电源系统
CN107914584A (zh) 车辆
WO2007081875A2 (en) Vehicle propulsion system
CN103221246A (zh) 车辆的充电装置
CN101484332A (zh) 车辆的电力控制装置
CN103490460A (zh) 用于传递来自能源的能量的系统和制造其的方法
WO2011078575A3 (ko) 하이브리드용 전력 변환 장치
US20150108925A1 (en) Modular stacked dc architecture traction system and method of making same
WO2010061449A1 (ja) 電源システムおよびハイブリッド車両、ならびに電源システムの充電制御方法
KR102074512B1 (ko) 차량용 전력제어장치
KR20200008000A (ko) 차량용 전력제어장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12876282

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2012876282

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012876282

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013149932

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015511397

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14400038

Country of ref document: US