Изобретение относится к транспортным средствам, преимущественно к силовым установкам транспортных средств с электроприводом, и может быть использовано для создания транспортных средств с накопителями энергии.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является силовая установка транспортного средства, содержащая тепловой двигатель, вращающий генератор, главную батарею, получающую заряд от генератора через связующий преобразователь и тяговый электродвигатель постоянного тока, причем генератор является либо генератором постоянного тока, либо переменного тока, снабженным системой выпрямления [1] . Эта установка выбрана в качестве прототипа.
Недостатками прототипа являются невысокий КПД электрического аккумулятора, используемого в качестве накопителя энергии, и невозможность рекуперации энергии торможения.
Целью изобретения является повышение экономичности автономных транспортных средств за счет повышения степени использования мощности первичного теплового двигателя, рекуперации энергии торможения и сокращения эксплуатационных затрат на поддержание накопителя энергии в рабочем состоянии.
Цель достигается тем, что силовая установка транспортного средства, содержащая тепловой двигатель, связанный с заполненной топливом емкостью, трехфазный генератор, сочлененный с тепловым двигателем тяговые электродвигатели постоянного тока, подключенные к генератору через преобразователь переменного напряжения в постоянное, и накопитель электрической энергии, согласно изобретению преобразователь напряжения выполнен обратным, накопитель электрической энергии - сверхпроводниковым индуктивным, а между выводами накопителя и выходом генератора включен трехфазный криотронный преобразователь, при этом накопитель и криотронный преобразователь установлены в криостате, размещенном в емкости с топливом, в качестве которого использован сжиженный газ.
Выводы трехфазного криотронного преобразователя связаны с внешним источником электрической энергии через переключатель.
На чертеже изображена принципиальная схема силовой установки транспортного средства со сверхпроводниковым индуктивным накопителем энергии (СПИН).
Силовая установка транспортного средства содержит первичный тепловой двигатель, сочлененный с трехфазным генератором Г, который через выпрямительно-инверторный преобразователь ВИП питает постоянным током тяговые электродвигатели ТД. Режим работы тиристоров ВИП задается с помощью блока управления БУ; Сверхпроводниковый индуктивный накопитель СПИН подключается к генератору через трехфазный криотронный преобразователь ТКП, режимы работы которого обеспечивает система управления СУ. СПИН и ТКП установлены в криостате, размещенном в емкости со сжиженным газом СГ, который служит моторным топливом для теплового двигателя и поступает в него по трубопроводу Т. Отключение генератора и накопителя энергии от сети производится с помощью рубильников Р1 и Р2 соответственно. С помощью специального узла разъема УЗ можно подключаться к внешнему источнику электрической энергии.
Силовая установка транспортного средства работает следующим образом.
Первичный тепловой двигатель Д, сочлененный с трехфазным генератором Г, работает в наиболее выгодном, с точки зрения расхода топлива, режиме - номинальном. Генератор, при замкнутом Р1 и разомкнутом Р2, через ВИП питает постоянным током тяговые электродвигатели ТД. Если уровень вырабатываемой генератором энергии превышает мощность, необходимую на тягу, то путем замыкания Р2 и перевода трехфазного криотронного преобразователя ТКП ( с помощью СУ) в режим ввода избыток энергии направляется в СПИН. Если для нужд тяги необходима энергия, превышающая мощность генераторной установки, то при замкнутом Р2 путем перевода ТКП в режим вывода недостающая энергия поступает из накопителя. Перевод ТКП в режим вывода энергии осуществляется путем сдвига импульсов управления клапанами криотронов, генерируемых СУ, на 180о.
Кроме того, в СПИНе может запасаться энергия рекуперативного торможения. Для этого ВИП по сигналу от БУ переводится в инверторный режим, а ТКП - в режим ввода тока (рубильник Р2 замкнут). Хранение накопленной энергии в СПИНе (режим "замороженного" потока) осуществляется путем отключения СУ (все клапаны ТКП открыты) и последующего размыкания Р2. Во время стоянок в СПИНе может запасаться энергия от внешних источников, например электросети, которые подключаются к УЗ. При этом Р1 разомкнут (если двигатель Д не работает, Р2 замкнут и ТКП работает в режиме ввода), а БУ отключен и тиристоры ВИП заперты. Следует отметить, что наличие СПИН позволяет в ряде случае осуществлять движение транспортного средства при неработающем Д.
По сравнению с прототипом предложенная силовая установка транспортного средства обладает следующими технико-экономическими преимуществами.
Повышается степень использования мощности двигателя за счет более высокого КПД накопителя; сокращаются эксплуатационные расходы на поддержание температуры обмоток накопителя энергии ниже критической; появляется возможность рекуперировать энергию торможения транспортного средства. (56) 1. Патент США N 3842287, кл. В 60 L 11/02, 1974.
Использование: автономные транспортные средства. Сущность изобретения: установки содержит тепловой двигатель, связанный с заполненной топливом емкостью, трехфазный генератор, сочлененный с тепловым двигателем, тяговые электродвигатели, подключенные к генератору через преобразователь переменного напряжения в постоянное, и накопитель энергии. Накопитель выполнен сверхпроводниковым индуктивным, преобразователем напряжения - обратимым, а между выводами накопителя и выходом генератора включен трехфазный криотронный преобразователь. При этом накопитель и криоторонный преобразователь установлены в криостате, размещенном в емкости с топливом, в качестве которого использован сжиженный газ. Выводы криотронного преобразователя связаны с внешним источником электрической энергии через переключатель. Применение на транспортном средстве данной силовой установки позволяет более полно использовать мощность теплового двигателя и снизить эксплуатационные затраты. 1 з. п. ф-лы. 1 ил.
СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая тепловой двигатель, связанный с заполненной топливом емкостью, трехфазный генератор, сочлененный с тепловым двигателем, тяговые электродвигатели постоянного тока, подключенные к генератору через преобразователь переменного напряжения в постоянное, и накопитель электрической энергии, отличающаяся тем, что преобразователь напряжения выполнен обратимым, накопитель электрической энергии - сверхпроводниковым индуктивным, а между выводами накопителя и выходом генератора включен трехфазный криотронный преобразователь, при этом накопитель и криотронный преобразователь установлены в криостате, размещенном в емкости с топливом, в качестве которого использован сжиженный газ.
