Транспортное средство с накопителем энергии
Предлагаемое техническое решение относится к области автономного транспорта (в частности к гибридным электромобилям, электромобилям), а также может быть использовано на контактном электрическом транспорте.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в увеличении срока службы аккумуляторной батареи путем оптимизации ее совместной работы с суперконденсатором.
Поставленная задача решается тем, что в известном транспортном средстве с накопителем энергии, содержащем тепловой двигатель 1, электрический генератор 2, механически соединенный с валом теплового двигателя, электрический двигатель, последовательно подсоединенный к выходу генератора, накопитель энергии 6, состоящий из аккумуляторной батареи 7 и блока конденсаторов 8, блок управления, выпрямитель, подключенный параллельно двигателям, согласно полезной модели, блок управления состоит из регулятора возбуждения электрогенератора 18, трех датчиков тока 12, 13, 15, трех датчиков напряжения 9, 10, 11 трех регуляторов 16, 17, 18, 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.
1 илл.
Предлагаемое техническое решение относится к области автономного транспорта (в частности к гибридным электромобилям, электромобилям), а также может быть использовано на контактном электрическом транспорте.
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.
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.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в увеличении срока службы аккумуляторной батареи путем оптимизации ее совместной работы с суперконденсатором.
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.
На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
