Комбинированная энергетическая установка для электромобиля

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11}, .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 26.03.79 (21) 2741052/24-07 (51)Я. Кд. с присоединением заявки М

Н 02 J 7/14 фтсудэрстввхньй к0митат

СССР

60 делам изобретений и открытий (23 } Приоритет (53) УД К 629. 113. .65.83(088.8) ОпУбликовано 15.08.81. бюллетень Рь 30

Лата опубликования описания 25. 08.81

Э.И.Диланян, В.С. Варпетян, А.A. Момджян, А.П. Тарарян и 10.В.Агабабян ."Г (72) Авторы изобретения

Ереванский политехнический институт им. К.Иаркса (71) Заявитель (54) КОМБИНИРОВАННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть применечо для питания тяговых двигателей электромобилей или других аналогичных электроподвижных установок °

Известны комбинированные энергетические установки для электромобилей, содержащие электрический генератор, вращающийся двигателем внутреннего сгорания, который параллельно с аккумуляторной батареей совместно питает электрический тяговый двигатель (1 ).

Недостатки этих установок — низкий КПД, большой вес и габариты.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является комбинированная энергетическая установка для электромобиля, содержащая двигатель внутреннего сгорания с регулятором скорости вращения, синхронный генератор, механически соединенный с двигателем, аккумуляторную батарею, соединенную через выпрямитель с якорной обмоткой генератора, тяговый электродвигатель, подключенный через систему управления к аккумуляторной батарее, датчик мощности, подключенный к якорной обмотке генератора через датчики тока и напряжения, узел сравнения мощности, связанный с эадатчиком уставки мощности и выходом датчика мощности. Питание тягового двигателя осуществляется или от аккумуляторной батареи, если напряжение батареи превышает максимальный заданный уровень, или от аккумуляторной батареи и синхронного генератора, если напряжение на батарее ниже максимального заданного уровня, причем, в последнем режиме мощность и скорость двигателя внутреннего сгорания поддерживаются постоянньачи, в результате чего токсичность отработавших газов двигателя внутреннего сгорания сводится к минимуму.

Стабилизация электрической мощно855857 ф сти синхронного генератора осуществ ляется путем автоматического изменения угла регулирования управляемого выпрямителя в зависимости от величины результата сравнения выходных величин задатчика, уставки мощности и датчика мощности генератора j2 ).

Недостатками данной установки являются завышенная установленная мощность синхронного генератора и низкий КПД привода, обусловленный большими пульсациями тока и напряжения генератора за счет изменения угла регулирования управляемого выпрямителя. в широких пределах вызванное изменением тяговой нагрузки в широком диапазоне.

Цель изобретения — уменьшение мощности синхронного генератора и увеличение КПД привода.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно введены узел сравнения напряжения, задатчик уставки напряжения, двухвходная диодная сборка, широтно-импульсный модулятор и управляемый ключ, причем входы узла сравнения напряжения связаны с выходами датчика напряжения и задатчика уставкк напряжения, а выход узла сравнения напряжения связан с одним входом диодной сборки, с другим входом которой связан выход узла сравнения мощности, выход диодной сборки через широтно-импульсный иодулятор связан со входом управления управляемого ключа, связывающего обмотку возбуждения синхронного генератора с аккумуляторной батареей.

На чертеже представлена блок-схе» иа установки.

Двигатель 1 внутреннего сгорания с регулятором 2 скорости механически связан с синхронным генератором 3, подключенным к выпрямителю 4„ параллельно:котороиу подключена аккуиуляторная батарея 5. К зажимам аккумуляторной батареи 5 через систему 6 управления подключен тяговый электродвигатель 7. Входы датчика

8 мощности через датчики 9 тока и

10 напряжения подключены к якорной обмотке синхронного генератора 3, а выход датчика 8 иощности и задатчика

11 уставки мощности связаны со входами узла 12 сравнения мощности; Входы узла 13 сравнения напряжения связаны с выходами датчика 1О напряжения и задатчика 14 уставки напряжения, а выход узла 13 сравнения и выход узла 12 сравнения связаны соответ5, ственно со входами диодной сборки 15, 10

55 выход которого через широтно-импульсный модулятор 16 связан с входом управления управляемого ключа 17, связывающего обмотку возбуждения синхронного генератора 3 с аккумуляторной батареей 5.

Комбинированная энергетическая установка электромобиля работает следующим образом.

Двигатель 1 внутреннего сгорания, скорость которого стабилизируется регулятором 2 скорости, приводит во вращение ротор синхронного генератора 3. Выпрямленное выпрямителем 4 напряжение синхронного генератора 3 подается на зажимы аккумуляторной батареи 5, а от аккумуляторной батареи 5 через систему 6 управления получает питание тяговый электродвигатель 7. На входы датчика 8 мощности от датчиков 9 тока и 1О напряжения поступают потенциалы, пропорциональные соответственно току и напряжению синхронного генератора 3, а на выходе датчика 8 мощности получается потенциал, пропорциональный

В мощности генератора 3, который подается на один вход узла 12 сравнения, на второй вход которого подается потенциал от задатчика 11 уставки мощности. Выходной потенциал узла 12 сравнения подается на один вход диодной сборки 15, иа второй вход которой подается потенциал от выхода узла 13 сравнения, являющийся результатом сравнения потенциалов на выходах датчика 10 напряжения генератора

3 и задатчика 14 уставки напряжения.

В соответствии выходного потенциала диодной сборки 15 широтно-импульсным модулятором 16 производится управление относительной продолжительности включения ключа 17 в цепи обмотки возбуждения синхронного генератора 3 и аккумуляторной батареи 5, и производится широтно-импульсное регулирование тока возбуждения генератора 3 в соответствии с током и напряжением статора генератора, причем увеличение входного потенциала широтно-импульсного модулятора 16 приводит к уменьшению тока возбуждения синхронного генератора 3, 855857 ь

Следовательно действует цепь обратной связи по мощности.

Если напряжение генератора 3 больше напряжения задания (т.е. выходной потенциал датчика 10 напряжения больше выходного потенциала эадатчика

14 напряжения), а мощность генератора 3 меньше мощности уставки (т.е. выходной потенциал датчика 8 мощности меньше выходного потенциала эадатчика ll мощности), то на выходе узла

13 сравнения получается положительный 4О потенциал, а на выходе узла 12 сравнения — отрицательный потенциал, и через диодную сборку 15 на вход широтно-импульсного модулятора действует только выходной потенциал узла

13 сравнения, т.е. воздействует цепь обратной связи по напряжению, и стабилизируется напряжение генератора 3.

Если и напряжение, и мощность на выходе генератора 3 больше установ50 ленных задатчиками 11 мощности и 14 напряжения, то диодная сборка 15 разрешает воздействие на вход широтно импульсного модулятора 16 лишь одной из цепей обратной связи (мощ55 ности или напряжения), у которой на выходе узла сравнения (узла 12 или 13) потенциал больше другого, Если напряжение генератора 3 меньше напряжения уставки, т.е. выходной потенциал датчика 10 напряжения меньше выходного потенциала задатчика. 14 уставки напряжения, то на выходе узла 13 потенциал отрицательный, и диодная сборка !5 не разрешает воздействие выходного потенциала узла 13 сравнения на вход широтно-импульсного модулятора 16. При этом на вход широтно-импульсного модулятора 16 воздействует только выходной потенциал узла 12 сравнения. Если мощность генератора 3 больше мощности уставки, то выходной потенциал датчика 8 мощности больше выходного потенциала задатчика

11 уставки мощности, выходной потенциал узла 12 сравнения положителен и этот потенциал проходя через диодную сборку 15 действует на вход широтно-импульсного модулятора 16, за счет чего уменьшается относительная продолжительность включения ключа 17 и уменьшается ток возбуждения генератора 3, уменьшаются напряжение, ток, в результате и мощность генератора 3 до уровня мощности задания.

15 го

?5 и уменьшается ток возбуждения генератора 3, вследствие чего напряжение, ток и мощность нагрузки генератора 3 изменяется до того как выйдет на один из режимов, описанных выше, после чего производительность соответственно или стабилизация мощности, или стабилизация напряжения генератора 3.

Выбором соответствующей частоты коммутации ключа 17 обеспечивается минимальная пульсация тока возбуждения синхронного генератора.

В зависимости от режима движения электромобиля тяговый двигатель

7 потребляет мощность от общих зажимов,выпрямителя 4 и аккумуляторной батареи 5 через систему 6 управления, вследствие чего аккумуляторная батарея 5 или заряжается от генератора 3 (если мощность В потребляемая тяговым двигателем 7, меньше мощности Р . стабилизации генератора 3), или раЗряжается (если Р 7 Р ), или работает в режиме фильтра (если Р P ). С помощью задатчика 14 уставки напряжения устанавливается величина стабилизации напряжения генератора 3, равная допустимому напряжению аккумуляторной батареи 5 при зарядке, чем обеспечивается нормальный режим зарядки аккумуляторной батареи при режимах движения когда Рсг г rA; а при режимах Рс <Р. поддерживается постоянст ной мощность генератора.

Таким образом, применение комбинированной энергетической установки приводит к уменьшению потерь в синхронном генераторе, уменьшению пульсаций токов и напряжений в системе, а тем самым, к уменьшению установлен-. ной мощности синхронного генератора и повышению КПД системы привода, а также к обеспечению допустимых эксплуатационных режимов аккумуляторной батареи, при ее параллельной работе с синхронным генератором на общую тяговую нагрузку.

Формула изобретения

Комбинированная энергетическая установка для электромобиля, содержащая двигатель внутреннего сгорания с регулятором скорости вращения, синхронный генератор, механически

8558

Составитель А.Головченко

Редактор Т.Парфенова ТехредМ.Рейвес

Корректор Г.Назарова

Заказ 957/79 Тираж 675

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 соединенный с двигателем, аккумуляторную батарею, соединенную через выпрямитель с якорной обмоткой гене" ратора, тяговый электродвигатель, подключенный через систему управления к аккумуляторной батарее, датчик мощности, подключенный к якорной обмотке генератора через датчики тока и напряжения, узел сравнен ния мощности, соединенныи с задат- 10 чиком уставки мощности и выходом датчика мощности, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения мощности генератора и повышения КПД, дополнительно введены узел 1 сравнения напряжения, задатчик:уставки напряжения, двухвходная диодная сборка, широтно-импульсный модулятор и управляемый ключ, причем вхо57 8 ды узла сравнения напряжения связаны с выходами датчика напряжения и saдатчика уставки напряжения, выход узла сравнения напряжения связан с одним из входов диодной сборки, с другим входом которой связан выход узла сравнения мощности, выход диодной сборки через широтно-импульсный модулятор подключен ко входу управления управляемого ключа, соединяющего обмотку возбуждения синхронного генератора с аккумуляторной батареей..

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Ставров О.А.Автомобилестроение.

М,,1973, т. 1, с. 136-150.

2. Патент США Ф 3793327, кл. Н 02 Р 5/16, 1977.