Электропривод транспортного средства и согласующее устройство для его реализации

 

Изобретение относится к транспортным средствам с комбинированными энергоустановками. Предложенное техническое решение позволяет получить электропривод с повышенной эксплуатационной надежностью при сохранении расширенного диапазона действия и экологической частоты. В транспортном средстве тяговый электродвигатель при нормальном ходовом режиме питается от контактной сети, а при бесконтактном режиме - от автономного энергоблока, выполненного в виде тяговой аккумуляторной батареи. Электродвигатель получает питание через согласующее устройство, которое реализовано на диодах. Предусмотрена возможность подзарядки тяговой аккумуляторной батареи от контактной сети, а также рекуперация в батарею электроэнергии при торможении транспортного средства. Общая координация работы составных блоков электропривода осуществляется узлом управления. 2 с.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к транспорту, в частности к электроприводам транспортных средств с комбинированными энергоустановками.

Известно транспортное средство - троллейбус, включающий в себя тяговый электродвигатель, который при нормальном ходовом режиме получает питание от контактной сети, а при бесконтактном аварийном ходовом режиме - от электрического вспомогательного агрегата, приводимого в действие тепловым вспомогательным двигателем. Троллейбус имеет вращающиеся вспомогательные устройства, приводящиеся во вращение при ходовом режиме от контактной сети током контактного провода. При этом электрический вспомогательный агрегат соединен с вращающимися вспомогательными устройствами и при ходовом режиме действует на них в качестве приводного двигателя. Электрический вспомогательный агрегат при аварийном режиме соединяется через включаемую и выключаемую муфты с тепловым вспомогательным двигателем (DE, заявка 2629840, кл. B 60 L 9/00, 1977).

Однако известный электропривод не позволяет получить большой запас хода при движении транспортного средства без контакта с проводом и рассчитан только на аварийное перемещение. Кроме того, использование теплового двигателя приводит к загрязнению окружающей среды.

Наиболее близким к предложенному является электропривод контактно-аккумуляторного транспортного средства, содержащий тяговый электродвигатель, цепь питания которого через согласующее устройство с диодами и тиристорами связана с контактной сетью, а через то же согласующее устройство и коммутатор подключена к выходу автономного энергоблока в виде тяговой аккумуляторной батареи, узел управления, питающий вход которого соединен с бортовой сетью, а выход - с управляющим входом коммутатора (SU, авторское свидетельство 1652123, кл. B 60 L 15/08, 1991).

Недостатки указанного электропривода связаны со сложностью и низкой эксплуатационной надежностью, обусловленными применением тиристоров в согласующем устройстве.

Задача изобретения - повышение надежности работы электропривода при сохранении расширенного диапазона действия и экологической чистоты.

Поставленная задача решается тем, что в электроприводе контактно-аккумуляторного транспортного средства, содержащем тяговый электродвигатель, цепь питания которого через согласующее устройство связана с контактной сетью, а через согласующее устройство и коммутатор подключена к выходу автономного энергоблока в виде тяговой аккумуляторной батареи, узел управления, питающий вход которого соединен с бортовой сетью, а выход - с управляющим входом коммутатора, согласующее устройство включено между тяговым электродвигателем и одним из входов автономного энергоблока с возможностью рекуперации в него электроэнергии в режиме торможения и между контактной сетью и другим входом автономного энергоблока с возможностью подзаряда тяговой аккумуляторной батареи через вспомогательные двигатель-вентилятор и генератор, при этом контрольный выход автономного энергоблока соединен с сигнальным входом узла управления.

Поставленная задача решается также тем, что в согласующее устройство для электропривода контактно-аккумуляторного транспортного средства, содержащее первую присоединительную клемму, предназначенную для соединения с одним из проводов контактной сети, вторую присоединительную клемму, предназначенную для подключения к одному из полюсов тяговой аккумуляторной батареи автономного энергоблока, питающий диод, подключенный к якорной цепи тягового электродвигателя, введены токоприемный, рекуперативный, блокирующий, первый и второй развязывающие диоды, при этом токоприемный, рекуперативный и блокирующий диоды одними выводами объединены друг с другом, а другими выводами подключены соответственно к первой присоединительной клемме, якорной цепи тягового электродвигателя и второй присоединительной клемме, первый развязывающий, второй развязывающий и питающий диоды одними выводами объединены друг с другом, другой вывод первого развязывающего диода соединен с токоприемным диодом, а другой вывод второго развязывающего диода через коммутатор - с второй присоединительной клеммой.

Сравнение предлагаемого технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации показывает, что совокупность существенных признаков предлагаемого технического решения не известна.

Анализ известных технических решений в данной области техники показывает, что предложение имеет признаки, которые отсутствуют в известном устройстве, а использование их в предлагаемой совокупности дает возможность получить новый технический эффект.

Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует условиям "новизна" и "изобретательский уровень".

Заявленное техническое решение может быть осуществлено промышленным способом и, в силу этого, соответствует условию "промышленная применимость".

На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного электропривода; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема согласующего устройства (в однолинейном изображении) для его реализации.

На схеме по фиг. 1 показаны контактная сеть 1, согласующее устройство 2, контакторная панель 3, двигатель-вентилятор 4, генератор 5, бортовая аккумуляторная батарея 6, двигатель 7 компрессора, компрессор 8, тормозная система 9, пуско-тормозные резисторы 10, тяговый электродвигатель 11, задний мост 12, коммутатор 13, дополнительный двигатель-вентилятор 14, дополнительный генератор 15, автономный энергоблок - тяговая аккумуляторная батарея 16, узел управления 17. Цепь питания тягового электродвигателя 11 через согласующее устройство 2 связана с контактной сетью 1, а через согласующее устройство 2 и коммутатор 13 подключена к выходу автономного энергоблока 16. Питающие входы узла управления 17 соединены с генератором 5 и бортовой аккумуляторной батареей 6, а выход - с управляющим входом коммутатора 13. Согласующее устройство 2 включено между тяговым электродвигателем 11 и одним из входов автономного энергоблока 16 с возможностью рекуперации в него электроэнергии в режиме торможения и между контактной сетью 1 и другим входом автономного энергоблока 16 с возможностью подзаряда тяговой аккумуляторной батареи через вспомогательные двигатель-вентилятор 4 и генератор 5. Контрольный выход автономного энергоблока 16 соединен с сигнальным входом узла управления 17. К контакторной панели 3 подключены последовательная цепь из двигателя-вентилятора 4, генератора 5 и бортовой аккумуляторной батареи 6, а также последовательная цепь из двигателя 7 компрессора, компрессора 8 и тормозной системы 9. Тяговый электродвигатель 11 связан с контакторной панелью 3 по двум противоположно направленным цепям (для питания и рекуперации электроэнергии) и кинематически соединен с задним мостом 12.

В согласующее устройство 2 входят первая присоединительная клемма 18, предназначенная для соединения с одним из проводов контактной сети 1, вторая присоединительная клемма 19, предназначенная для подключения к одному из полюсов тяговой аккумуляторной батареи автономного энергоблока 16, питающей диод 20, подключенный к якорной цепи тягового электродвигателя, токоприемный 21, рекуперативный 22, блокирующий 23, первый 24 и второй 25 развязывающие диоды. Токоприемный 21, рекуперативный 22 и блокирующий 23 диоды одними выводами объединены друг с другом, а другими выводами подключены соответственно к первой присоединительной клемме 18, якорной цепи тягового электродвигателя 11 и второй присоединительной клемме 19. Первый развязывающий 24, второй развязывающий 25 и питающий 20 диоды одними выводами объединены друг с другом, другой вывод первого развязывающего диода 24 соединен с токоприемным диодом 21, а другой вывод второго развязывающего диода 25 через коммутатор - с второй присоединительной клеммой 19. На фиг. 2 отмечены также выключатели 26 и 27 контакторной панели 3.

Работает электропривод следующим образом.

Во время перемещения по линии транспортное средство функционирует как обычный троллейбус.

Питание троллейбуса осуществляется от контактной сети 1. Высокое напряжение через согласующее устройство 2 поступает ко всем штатным агрегатам и узлам троллейбуса: на контакторную панель 3, пуско-тормозные резисторы 10, двигатель 7 компрессора, компрессор 8, тормозную систему 9, двигатель-вентилятор 4, генератор 5, узел управления 17. Одновременно автономный энергоблок 16 подготавливается для работы в режиме "контактная сеть". При необходимости подзарядки тяговой аккумуляторной батареи включаются дополнительный двигатель-вентилятор 14 и дополнительный генератор 15, обеспечивающие необходимый зарядный ток и продувку аккумуляторной батареи. Все необходимые переключения производит узел управления 17, который работает в принудительном и автоматическом режимах (на фиг. 1 некоторые его связи с целью упрощения чертежа не показаны).

При отключении питания от контактной сети 1, а также при необходимости продолжения маршрута по линии, где нет контактной сети, включается автономный энергоблок 16.

От энергоблока 16 через коммутатор 13 и согласующее устройство 2 ток поступает на агрегаты, механизмы и узлы троллейбуса, приводящие его в движение и обеспечивающие безопасность как при движении троллейбуса, так и во время его остановки. Для дополнительной подзарядки тяговой аккумуляторной батареи используется энергия тягового электродвигателя 11, работающего в тормозном режиме.

В зависимости от профиля дороги происходит коммутирование тока, предусмотрена рекуперация электроэнергии при накате.

Функционирование согласующего устройства 2 происходит следующим образом.

При подключении к контактной сети 1 ток поступает через диоды 21, 24, 20 к тяговому электродвигателю 11 и через диоды 21 и 23 на автономной энергоблок 16, осуществляя при необходимости подзарядку тяговой аккумуляторной батареи. Энергоблок 16 принудительно отключен от тягового электродвигателя 11 выключателем 27.

В случае перевода тягового электродвигателя 11 в тормозной режим производится дополнительная подзарядка тяговой аккумуляторной батареи через включенный выключатель 26 (выключатель 27 выключен) и диоды 22 и 23.

При переходе электропривода на работу от автономного энергоблока 16 выключатель замыкается и питание тягового электродвигателя 11 осуществляется через диоды 25 и 20.

Как показывают испытания, емкости тяговой аккумуляторной батареи при нормальной рабочей нагрузке хватает на 36 км пробега без подключения к контактной сети, после чего аккумуляторную батарею опять необходимо подключить к контактной сети и подзарядить от нее во время движения транспортное средство.

В качестве тяговой аккумуляторной батареи можно применять стандартную батарею 10 НКП-90.

По сравнению с известными предложенный электропривод характеризуется расширенным диапазоном действия, благодаря чему обеспечивается возможность использования экологически чистого транспорта не только в городских условиях, но и в местах, где по причине, например, рельефа местности невозможна прокладка контактной сети (в горной местности, в заповедных и лесопарковых зонах и т.д.).

Формула изобретения

1. Электропривод контактно-аккумуляторного транспортного средства, содержащий тяговый электродвигатель, цепь питания которого через согласующее устройство связана с контактной сетью, а через согласующее устройство и коммутатор подключена к выходу автономного энергоблока в виде тяговой аккумуляторной батареи, узел управления, питающий вход которого соединен с бортовой сетью, а выход - с управляющим входом коммутатора, отличающийся тем, что согласующее устройство включено между тяговым электродвигателем и одним из входов автономного энергоблока с возможностью рекуперации в него электроэнергии в режиме торможения и между контактной сетью и другим входом автономного энергоблока с возможностью подзаряда тяговой аккумуляторной батареи через вспомогательные двигатель-вентилятор и генератор, при этом контрольный выход автономного энергоблока соединен с сигнальным входом узла управления.

2. Согласующее устройство для электропривода контактно-аккумуляторного транспортного средства, содержащее первую присоединительную клемму для соединения с одним из проводов контактной сети, вторую присоединительную клемму для подключения к одному из полюсов тяговой аккумуляторной батареи автономного энергоблока, питающий диод, подключенный к якорной цепи тягового электродвигателя, отличающееся тем, что в него введены токоприемный, рекуперативный, блокирующий, первый и второй развязывающие диоды, при этом токоприемный, рекуперативный и блокирующий диоды одними выводами объединены друг с другом, а другими выводами подключены соответственно к первой присоединительной клемме, якорной цепи тягового электродвигателя и второй присоединительной клемме, первый и второй развязывающие и питающий диоды одними выводами объединены друг с другом, другой вывод первого развязывающего диода соединен с токоприемным диодом, а другой вывод второго развязывающего диода через коммутатор - с второй присоединительной клеммой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2