Система привода транспортного средства
Полезная модель относится к приводам гибридных электротранспортных средств. Система привода транспортного средства содержит двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, имеющий привод от двигателя внутреннего сгорания, силовой преобразователь напряжения генератора, накопитель энергии, бортовое зарядное устройство, выполненное в виде обратимого выпрямительно-инверторного преобразователя, привод ведущих колес, содержащий электродвигатель, систему управления режимами, осуществляющую режимы движения, зарядки накопителя электроэнергии, принудительного тренировочного разряда накопителя в виде аккумуляторных батарей при их наличии или без нее, генерации электроэнергии для внешнего потребителя, тестирования тягодинамических характеристик транспортного средства, отличающаяся тем, что система привода транспортного средства содержит четырехфазный асинхронный электродвигатель или Русский Параметрический Электродвигатель Яловеги (РПЭДЯ) или включаемый в трехфазную питающую сеть асинхронный электродвигатель с шестифазной однослойной обмоткой статора и/или ротора, в котором обмотка представляет из себя составную композицию из двух частей в виде сравнимых по мощности двух трехфазных обмоток, при этом одна часть составной обмотки соединена в треугольник, а другая часть - в звезду, причем одноименные фазы смещены друг относительно друга на 30 эл. град. и вектор индукции каждой из фаз пересекает ось магнитопровода, и/или содержит накопитель энергии в виде сверхъемких конденсаторов с двойным электронным слоем типа КДЭС.
Полезная модель относится к приводам гибридных электротранспортных средств.
Известен электропривод (RU 2222098), содержащий тяговый электродвигатель, якорная обмотка которого через регулятор напряжения подключена к тяговой аккумуляторной батарее. В этом электроприводе за счет введения зарядного реле и двухобмоточного дросселя использованы одни и те же элементы для питания электрооборудования и подзарядки автомобильной аккумуляторной батареи во время движения транспортного средства, а также обеспечения заряда тяговой аккумуляторной батареи во время стоянки. Однако, в таком приводе невозможна зарядка аккумулятора от промышленной сети и нельзя использовать систему привода для выработки электроэнергии для внешнего потребителя.
Другой аналог (RU 2106266, B60L 11/02, 1993) содержит обычный трехфазный асинхронный электродвигатель, механически связанный с колесом транспортного средства, аккумулятор, преобразователь напряжения, включенный между аккумулятором и электродвигателем и выполненный с возможностью регулирования электрической мощности, подаваемой на электродвигатель и генератор, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания (ДВС), и схему управления для перезарядки аккумулятора. Однако, этот привод не позволяет осуществлять рекуперацию энергии в сеть и проверку функционирования привода, не прибегая к использованию специальных стендов.
Прототипом является система привода транспортного средства (RU 93051 U1, B60L 11/12; 2010), которая содержит ДВС, асинхронный трехфазный генератор (АГ), имеющий привод от ДВС, силовой преобразователь напряжения генератора (СПГ), накопитель энергии, состоящий из аккумуляторных батарей (АБ), бортовое зарядное устройство (ЗУ), выполненное в виде обратимого выпрямительно-инверторного преобразователя, трехфазный асинхронный электродвигатель (АД) привода ведущих колес, систему управления (СУ) режимами движения, зарядки АБ от промышленной электросети, принудительного тренировочного разряда АБ с рекуперацией энергии в сеть, генерации электроэнергии для внешнего потребителя, тестирования тягодинамических характеристик транспортного средства. Технический результат прототипа - расширение функциональных возможностей управления потоками энергии в транспортном средстве. Недостатками прототипа являются низкий уровень экологической чистоты и сложности эксплуатации АБ, недостаточная удельная мощность и невысокие энергетические характеристики электродвигателя.
Известен ряд АД (RU 93019818 А, Н02К 3/28, 1995; RU 93019814 А; RU 93019495 А; RU 93019474; RU 93019473 A; RU 2046515 C1, H02K 17/06, 1995; RU 94035347 A1, H02K 17/12,1996), в которых осуществлено подавление высших гармоник в основном за счет применения обмотки электродвигателя, выполненной составной и внахлест в виде композиции из двух трехфазных обмоток, соединенных, соответственно, в треугольник и звезду. Например, нечетные по кольцу фазные первичные обмотки соединены в звезду и группами подключены к трехфазной сети, а четные - в треугольники и тоже подключены к этой сети, при этом начала одноименных фаз обеих обмоток смещают в пространстве относительно друг друга на 30 эл. град. и вектор индукции каждой из фаз пересекает ось магнитопровода. По сравнению с общеизвестным трехфазным АД, в котором статорная обмотка выполнена в виде секций из множества витков изолированного медного провода, соединенных в разные группы, которые соединены в звезду или треугольник, известный четырехфазный АД и указанные выше АД, включая Русский Параметрический Электродвигатель Яловеги (РПЭДЯ), обладают рядом преимуществ (http://kopen.narod.ru/) и отличаются, прежде всего, большей удельной мощностью и повышенными энергетическими характеристиками, что позволяет применить их в системе электропривода транспортных средств, в частности, без наличия коробки передач.
Кроме того, известен экологически чистый накопитель энергии (НЭ) в виде сверхъемкого конденсатора с двойным электронным слоем типа КДЭС (RU 2196369, H01G 9/00, 2003).
Основным техническим результатом полезной модели является экологическая чистота и повышенные удельная мощность и энергетические характеристики электродвигателя.
Достигается это тем, что система привода транспортного средства содержит ДВС, электрогенератор, имеющий привод от ДВС, СПГ, накопитель энергии (НЭ) состоящий из АБ или экологически чистых сверхъемких конденсаторов с двойным электронным слоем типа КДЭС, ЗУ, выполненное в виде обратимого выпрямительно-инверторного преобразователя, привод ведущих колес в виде четырехфазного АД или РПЭДЯ или включаемого в трехфазную питающую сеть АД с шестифазной однослойной обмоткой статора и/или ротора, систему управления (СУ) режимами, осуществляющую режимы движения, зарядки НЭ от электросети, принудительного тренировочного разряда накопителя в виде аккумуляторных батарей или без нее, генерации электроэнергии для внешнего потребителя, тестирования тягодинамических характеристик транспортного средства. Как и в прототипе, наличие в системе привода ЗУ, выполненного в виде обратимого выпрямительно-инверторного преобразователя, в полезной модели обеспечивает возможность расширенного использования различных режимов работы привода и управления потоками энергии.
Блок-схема одного из вариантов системы привода транспортного средства аналогична блок-схеме прототипа и представлена на фиг.1. Выходной вал ДВС соединен с валом генератора, а выходной вал тягового электродвигателя - с ведущими колесами через коробку передач или без нее. ДВС является источником энергии для асинхронного генератора (АГ). Между генератором и АД привода колес расположены силовой преобразователь генератора (СПГ), накопитель энергии (НЭ), образованный АБ или КДЭС, и силовой тяговый инвертор (СТИ). Последний обеспечивает питание АД привода ведущих колес. Пунктиром на блок-схеме обозначены другие возможные варианты полезной модели, например, привода на ведущие колеса типа «мотор-колесо» (МК) или наличие коробки переключения передач (КПП) между АД и ведущими колесами.
Система привода транспортного средства работает следующим образом:
При движении, когда первичным источником энергии является ДВС, переменное напряжение с выхода АГ преобразуется в СПГ в стабилизированное постоянное напряжение, которое с СПГ преобразуется в переменное трех- или четырехфазное и подается на АД. При этом НЭ аккумулирует избытки вырабатываемой АГ электроэнергии, получает энергию рекуперации при торможении, обеспечивает пиковые нагрузки на колесах. В этом режиме система позволяет стабилизировать режим работы ДВС для максимальной топливной эффективности и обеспечивает экологическую чистоту за счет минимизации выбросов отработанных газов в атмосферу. В режиме накопления энергии напряжение от внешней электросети преобразуется в бортовом ЗУ и происходит заряд НЭ.
В режиме «автономной электростанции» первичным источником энергии выступает как ДВС, так и НЭ. При этом бортовое ЗУ работает как инвертор и на клеммах переменного тока получается переменное напряжение того или иного промышленного стандарта.
При подключении к внешней электросети на стоянке возможен режим передачи мощности от пары ДВС-АГ через преобразователь генератора и далее через выпрямительно-инверторный преобразователь ЗУ во внешнюю сеть. Это позволяет тестировать характеристики пары ДВС-АГ.
При установке ведущих колес транспортного средства на вращающиеся барабаны испытательного стенда и подключении к внешней электросети возможен режим передачи мощности от сети на двигатель и колеса. Возможен также обратный поток мощности через указанные преобразователи. Такой режим тестирования тягодинамических характеристик транспортного средства подробно описан в прототипе. Возможен также режим тренировочного разряда АБ (при их наличии) с рекуперацией энергии в сеть.
Таким образом, полезная модель в техническом и функциональном отношении приобрела новые качества и расширенный диапазон использования с указанным выше техническим результатом, например, в гибридном автомобиле.
1. Система привода транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, имеющий привод от двигателя внутреннего сгорания, силовой преобразователь напряжения генератора, накопитель энергии, бортовое зарядное устройство, выполненное в виде обратимого выпрямительно-инверторного преобразователя, привод ведущих колес, содержащий электродвигатель, систему управления режимами, осуществляющую режимы движения, зарядки накопителя электроэнергии, принудительного тренировочного разряда накопителя в виде аккумуляторных батарей при их наличии или без нее, генерации электроэнергии для внешнего потребителя, тестирования тягодинамических характеристик транспортного средства, отличающаяся тем, что система привода транспортного средства содержит четырехфазный асинхронный электродвигатель или Русский Параметрический Электродвигатель Яловеги (РПЭДЯ) или включаемый в трехфазную питающую сеть асинхронный электродвигатель с шестифазной однослойной статорной и/или роторной обмоткой, представляющей из себя составную композицию из двух частей в виде сравнимых по мощности двух трехфазных обмоток, при этом одна часть составной обмотки соединена в треугольник, а другая часть - в звезду, причем одноименные фазы смещены относительно друг друга на 30 эл. град и вектор индукции каждой из фаз пересекает ось магнитопровода, и/или накопитель энергии в виде сверхъемких конденсаторов с двойным электронным слоем типа КДЭС.
2. Система привода транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что в качестве содержащегося в ней электрогенератора она содержит четырехфазный асинхронный генератор или асинхронный генератор с шестифазной однослойной обмоткой статора и/или ротора, аналогичной обмотке электродвигателя.
