Электропривод электромобиля

 

б„баиотема Мьг 1

Саоа Советских

Социалистических

0 i) 5I6337

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 31.05.72 (21) 1793023/11 (23) Приоритет — (32) 19.06.71, 26.06.71 и

02.07.71 (31) 44267171, 48640/71, 46499/71 (33) Япония

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень № 20

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313.2.076:

:621.313.04 (088.8) Дата от убликования описания 03.08.76 (72) Авторы изобретения

Иностранец

Фукуо Сибата (Япония) Иностранная фирма

«Кавасаки Дзюкогио Кабусики Кайся» (Япония) (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ менного тока. В таких известных конструкциях электромобилей с комбинированным питанием тяговый электродвигатель электрически соединен с источниками питания, состоящими из

5 группы электрических батарей, включенных параллельно генератору переменного тока.

Известен электропривод электромобиля, содержащий тяговые электродвигатели, электрический генератор переменного тока, вра10 шаемый первичным двигателем, группу электрических батарей, соединенную с тяговыми электродвигателями и электрическим генератором, преобразователь, выполненный на управляемых электрических вентилях, на сторо15 не переменного тока соединенный с электрическим генератором и на стороне постоянного тока — с тяговыми электродвигателями и с группой электрических батарей, и другой преобразователь, на стороне переменного тока

20 соединенный с электрическим генератором и

íа стороне постоянного тока — с группой электрических батарей.

Если в такой известной конструкции электромобиля с комбинированным питанием воз25 никает необходимость регулирования скорости двигателя постоянного тока в широких пределах, то между входными клеммами электродвигателя и выходными клеммами группы

Изобретение относится к области электрических систем управления для привода электромобиля, колесо которого может приводиться в движение электродвигателем, получаюшим электрическое питание одновременно от группы электрических батарей и от электрического генератора, приводимого во вращение первичным двигателем. Подключение тягового электродвигателя к источнику питания, состоящему из группы электрических батарей, соединенных последовательно с генератором переменного тока, электрически соединенным своими выходными клеммами с двумя преобразователями, один из которых включен в последовательную цепь, образуемую группой электрических батарей и электродвигателем, а другой включен параллельно группе электрических батарей, обеспечивает беспрепятственное управление электродвигателем в широком диапазоне скоростей.

В известных конструкциях электромобилей с комбинированным питанием тяговый электродвигатель получает питание одновременно от группы электрических батарей и от электрического генератора, приводимого во вращение первичным двигателем. Если привод генератора высокоскоростной, то предпочтение следует отдать применению генератора пере(51) М. Кл г В 601 11/12

516337 электрических батарей должно быть электрически включено достаточно сложное устройство, например тиристорный прерыватель.

Тиристорный прерыватель весьма сложен, достаточно дорог и, кроме того, ненадежен в работе.

Если в указанной известной конструкции злектромооиля с i(oivl6HHHpoBBHHbIvl возникает необходимость регулирования в широких пределах скорости двигателя перемен,о1о тока, то между этим двигателем и группои зле ктр11ческих 6clTQpcH дол?кко Оы гь 13«л10чепо ело?кное устройство, например автономный инвергор. В рассматриваемом случае автономный иквертор, выполненный на полупроводниковых управляемых вентилях, становитс5 весьма сло?кным, ненадежным в работе и дорогостоящим, тяк «а«его применение сопровождается возникновением различных трудностей, связанных с коммутацией.

Основной целью данного изобретения является создание электричес«ОЙ системы управления для привода электромобиля, в которой тяговый электродвигатель получает электропитание одновременно от группы электрических батарей и от генератора переменного тока, приводимого во вращение первичным двигателем, и в которой скорость электродвигателя может беспрепятственно регулироваться в широких пределах, с высокой надежностью и без снижения эффективности действия или экономичности электропривода электромобиля.

Другие цели изобретения станут очевидными из описания изобретения.

Достигается это тем, что преобразователь, выполненный на управляемых электрических вентилях, соединен на стороне постоянного тока с тяговыми электродвигателями и группой электрических батарей последовательно.

Электропривод электромобиля снабжен трансформатором, включенным между электрическим генератором переменного тока и другим преобразователем. Злектропривод снабжен дополнительными инверторами по числу тяговых электродвигателей, и эти тяговые электродвигатели выполнены в виде индукционных двигателей с фазными роторами, подключенными к стороне переч|енного тока указанных дополнительных инверторов, сторона постоянного тока которых включена в последовательную цепь преобразователя и группы электрических батарей.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема электропривода электромобиля с одним тяговым электродвигателем постоянного тока; на фиг. 2 — то же, с двумя тяговьпч|и электродвигателями постоянного тока; на фиг. 3 — схема электропривода с тяговыми электродвигателями переменного тока.

Электропривод электромобиля содержит 6 взаимодействующие ме?кду собой движущее колесо 1, генератор 2 переменного тока с выходными клеммами 3, первичный двигатель 4, приводящий во вращение генератор 2, тяговый электродвигатель 5 с входными клеммами 6, б

«13иводящий 130 i3pHllicIIHc I(o Icco 1 3.IQI(Ipoiv10биля, 1 гунн) i 3;|скт13ичссl(их Оатарей с Вы:(oglHbI viH клсм ч|ам и б, злеl трически соединен ными с Входными клеммами 6 тягового элек6 трОДВиГател51 5 и ВыхОДными клеммами 3 з;екгрического генератора 2, преобразователь

9, выполненный на управляемых вентилях, «леммы |О которого ня стороне переменного тока злект1?ически сосдинщlы с ВыхОдными

10 клеммами 3 генератора 2 переменного тока, а клеммы 11 ка стороне iioc оянного тока электрически соедин kill с Входными клеммами 6 тяго olu злектродвигател51 5 к с выходными клемм<1 ми 8 I pgilllbl (электрических 6В

15 тарой, и другой преобразователь 12, клеммы которого на стороне переменного тока электрически соединены с Выходными клеммами генератора 2 переменного тока, а клеммы на стороне постоянного тока электрически соеди20 пены с выходными клеммами 8 группы 7 элекTpHLICCl(HX 6BT3pCH.

Выходные клеммы 11 на стороне постоянноГо тока преобразователя 9, выполненного на управ lsicvlll?; векти;|ях, электрически соедине25 КЬ, с О ра у|ощИ ilkk IIOCЛЕдОВат;|ЬНуЮ ЦЕПЬ клемчlями 6 т51ГОВОГО злскт1?одвиГятеля 5 и гp):Iøoki электрических батарей таким образом, что на клеммы 6 тягового электродвигателя 5 мо?кет быть подана сумма напряжения

30 группы 7 электрических батарей и напряжения на выходных клеммах 11 стороны постоянного тока преобразователя 9, в результате чего тяГОВыи злектрод13иГател 5 получает питание от группы 7 электрически.; батарей и от генера36 тора 2 переменного тока, вращаемого первичным двигателем 4.

Изображенны|1 ка фиг. 1 тяговый электродвигатель 5 представляет собой двигатель постоянного тока, имеющий последовательную

Обмотку 13 возбуждения. В качестве первичного двигателя генератора 2 можно использовать бензиновый или дизельный двигатели, газовую турбину, двигатель стирлинга, паровой двигатель и т. д. 1(олесо 1 электромобиля приводится во вращение тяговыми электродвигателем 5 постоянного тока через передачу 14.

Клеммы 3 генератора 2 переменного тока электрически соединены с клеммами 8 группы электрических батарей 7 через трансформатор

15 и преобразователь 12. Напряжение на клеммах генератора 2 переменного тока можно регулировать, однако диапазон регулирования не

Ta« IlkHpoI(. 1 рупия 3 дектpичecких оатарей 7 мо?Кет заря?ка 1 ься злei(Tpическим током От i e

6 нератора 2 через трансформатор 15 и преобразователь 12. Напряжение на клеммах 11 преобразователя 9 регулируется посредством регулятора 16. Преобразователь 9 может работать в режиме выпрямителя и в режиме ин0 вертора. Когда преобразователь 9 работает выпрямителем, то генератор переменного тока

2 работает в геператорном режиме. Если преобразователь 9 работает как инвертор, то преобразователь, включенный в цепь 17 перемен5 ного тока может быть подкл|очен к выходным

516337

5 клеммам 8 группы 7 электрических батарей через тоансформатор !5 и преобразователь 12.

Таким образом, тяговый электродвигатель 5 может легко работать в широком диапазоне скоростей посредством регулирования системы управления преобразователя 9 от диапазона, в котором он работает выпрямителем, до диапазона, в котором он работает инвертором.

На фиг. 2 показан другой тяговый электродвигатель 18 постоянного тока, который имеет последовательную обмотку возбуждения 19 и может приводить в действие другое колесо 20 электромобиля, причем клеммы 21 этого тягового электродвигателя электрически соединены

i)5

При пуске электродвигателя 5 постоянного 10 тока регулятор 16 обеспечивает работу преобразователя 9 в качестве инвертора. Например, если напряжение на клеммах группы 7 электрических батарей составляет +200 в. а напряжение на клеммах стороны постоян- 15 ного тока преобразователя 9 равно — 150 в, то напряжение, подаваемое на клеммы тягового электродвигателя 5 постоянного тока, составляет 50 в. После пуска тягового элс«тродвигателя 5 постоянного тока регулятор б обеспе- 20 чивает постепенное снижение напряжения на клеммах стороны постоянного то a поеобразователя 9, например, до — 150 в, — 130 в, — 100 в, — 70 в и т. д. Когда напряжение на клеммах стороны постоянного тока преобра- 25 зователя, работающего в качестве инвертора, становится равным нулю, то напряжение, подаваемое на клеммы тягового электродвигателя 5 постоянного тока, достигает 200 в, что равно напряжению на клеммах группы 7 элек- 30 трических батарей. После того как напряжение на клеммах стороны постоянного тока преобразователя 9 становится равным нулю, регулятор 16 обеспечивает переход преобразователя 9 на режим работы в качестве выпря- 35 мителя, и напряжение на клеммах стороны постоянного тока преобразователя может постепенно повышаться. Если напряжение на клеммах стороны постоянного тока преобразователя 9 становится равным +200 в, то на- 40 пояжение, подаваемое на тяговг, и эле«тродвигатель постоянного тока, становится равным

400 в, что равно сумме напряжения на клеммах группы 7 электрических батарей и напряжения на клеммах стороны постоянного тока 45 преобразователя 9. Таким образом, возможно регулирование скорости тягового электродвигателя 5 постоянного тока в широких пределах. В предложенной системе преобразователь

9 может быть выполнен автономным инвертором или зависимым инвертором. Как правило, зависимый инвертор отличается простотой, экономичностью и надежностью в работе.

Вследствие этого электропривод в целом может быть достаточно простым, экономичным и надежным в работе.

Генератор 2 может поедставлять собой синхронный генератор переменного тока. последовательно с преобразователем 9 и с выходными клеммами 8 группы электрических батарей 7.

На фиг. 3 показан тяговый электродвигатель

5, представляющий собой двигатель переменного тока, клеммы 6 которого последовательно соединены с инвертором 22, преобразователем

9, описанным на фиг. 2, и выходными зажимами группы электрических батарей 7. Электрический генератор 2 ппедставляет собой синхронный генератор переменного тока. Преобразователь 9 содержит управляемые электрические вентили и может работать инвертором, причем его клеммы 10 переменного тока эле«трически соединены с выходными клеммами 3 синхронного генератора 2, а клеммы 11 постоянного тока соединены последовательно с клеммами 6 тягового электродвигателя 5 через инвертор 22 и клеммами 8 группы электрических батарей, а клеммы 3 генератора 2 электричес«п соединены с клеммами 8 группы электрических батарей 7 через трансформатор

15 и другой преобразователь 12, выполненный на электрических вентилях. Электродвигатель

5, применяемый для привода колеса 1 электромобиля, представляет собой индукционный двигатель с фазовым ротором, первичная обмотка 23 которого электрически соединена с выходными клеммами 3 генератора переменного тока 2 и каждая фаза вторичной обмотки соответственно электрически соединена через свои клеммы 6 с клеммами 24 переменного тока инвертора 22, причем клеммы 25 постоянного тока инвертора 22 последовательно соединены с преобразователем 9 и выходными клеммами 8 групв электрических батарей 7.

На фиг. 3 также показан другой индукционный двигатель 18 с фазным ротором 21, который может приводить во вращение другое колесо 20 электромобиля и первичная обмотка 26 которого также электрически соединена с выходными клеммами 3 генератора 2 переменного тока, причем каждая фаза вторичной обмотки соответственно соединена через свои1 выходные клеммы с клеммами 27 переменного тока инвертора 28, боковые зажимы 29 постоянного тока которого последовательно соединены с преобразователем 9 и выходными клеммами 8 группы электрических батарей 7.

В данном изобретении тяговый эле«тродвигатель 5 может получать питание одновременно от группы электрических батарей и от генератора переменного тока, вращаемого первичным двигателем.

При пуске электродвигателя 5 электрический ток подается, в основном, от группы электпических батарей 7, а при сравнительно низкой нагрузке ток к тяговому электродвигателю 5 подается главным образом от генератора переменного тока 2. Таким образом можно уменьшить объем и вес группы электрических батарей, необходимых для установки в элекгромобиле.

516337

Формула изобретения

1. Электропривод электромобиля, содержащий тяговые электродвигатели, электрический генератор переменного тока, вращаемый первичным двигателем, группу электрических батарей, соединенную с тяговыми электродвигателями и электрическим генератором, преобразователь, выполненный на управляемых электрических вентилях, на стороне переменного тока соединенный с электрическим генератором, и другой преобразователь, на стороне переменного тока соединенный с электрическим генератором и на стороне постоянного тока с группой электрических батарей, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения работы в широком диапазоне скоростей без снижения к. п. д., первый из указанных преобразователей соединен на стороне постоянного тока с тяговыми электродвигателями и группой электрических батарей последовательно.

2. Электропривод по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен трансформатором, включенным между указанным электрическим генератором и другим преобразователем.

3. Электропривод по пп. 1, 2, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен дополнительными инверторами по числу тяговых электродви1О гателей и указанные тяговые электродвигатели выполнены индукционными с фазными роторами, подключенными к стороне переменного тока указанных дополнительных инверторов, сторона постоянного тока которых включена

15 в последовательную цепь преобразователя и группы электрических батарей.

Конвенционный приоритет по п. 3 от 02,07.71, заявка ¹ 486401/71, Япония.