СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ОПТИМАЛЬНОЙ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ЯКОРЯ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ПРИ РЕКУПЕРАЦИИ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТОРМОЖЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК B60L7/24 B60L9/12 B60L11/12 B60L11/14 B60W10/26 H02P27/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ.

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.

Ближайший аналог изобретения - рекуперативное торможение: "Большой политехнический словарь" ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ Научное издательство "Большая Российская энциклопедия" Москва, 1998. Статья "Рекуперативное торможение", стр.452-453: "РЕКУПЕРАТИВНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ - электрическое торможение, при котором поступающая на вал двигателя механическая энергия (напр., обусловленная вращающим моментом нагрузки при спуске груза с постоянной скоростью или освобождающейся кинетической энергией при уменьшении скорости механизма) преобразуется в электрическую и (за вычетом потерь в самом электроприводе) возвращается в питающую сеть (при этом электродвигатель работает в генераторном режиме). Рекуперативное торможение используется в электроприводах подъемных машин, на электрическом транспорте, а также в режимах замедления реверсивных электроприводов с частотным управлением, в системах <генератор - двигатель> и т.п.".

В рамках научно-образовательного центра «Автомобили с гибридными силовыми установками» при МГТУ «МАМИ» ведутся работы над комбинированными силовыми установками на автомобиле «МАМИ-ГСУ» в составе двигателя внутреннего сгорания, сблокированного с обратимой электрической машиной. В результате оказалось, что невозможно заряжать батареи при низких скоростях движения автомобиля из-за того, что при малой частоте вращения якоря электромашины, работающей в режиме генератора, на возбуждение ее обмотки тратится больше энергии, чем возвращается в батарею. Рекуперация при торможении возвращает в батарею 23% энергии. Но общая эффективность процесса рекуперативного торможения невелика. Данный факт иллюстрирует приведенная ниже таблица. Кроме того, следует иметь в виду, что максимальная эффективность преобразования механической энергии якоря в электроэнергию наблюдается при определенной частоте вращения якоря, соответствующей резонансной частоте контура электрической машины, обеспечивающей его максимальную добротность. Отсюда делается вывод - для максимальной рекуперации кинетической энергии якоря необходимо, чтобы во всем диапазоне угловых скоростей вала привода, например вала колес автомобиля, угловая скорость якоря обратимой электрической машины.

  Рекуперация при торможении Подзарядка батареи при равномерном движении Подзарядка батареи во время разгона Снижение расхода топлива, л/100 км 0.6 1.71 0.28 Возвращенная энергия, кДж 55.61 156.91 25.74 Доля возвращенной энергии, в % 23 66 11

действующей в режиме электрогенератора (частота вращения якоря), оставалась постоянной.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Найти способ максимальной рекуперации кинетической энергии торможения приводимой в действие машины в электроэнергию и одновременно обеспечить возможность действия обратимой электрической машины в режиме двигателя во всем диапазоне нагрузок на приводимую в действие машину.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Между обратимой электрической машиной и валом отбора мощности приводимой в действие машины размещается механизм перемены момента силы (коробка перемены передач). В режиме рекуперации кинетической энергии торможения система управления отслеживает текущее значение угловой скорости якоря обратимой электрической машины, действующей в режиме электрогенератора, и вала отбора мощности и вырабатывает сигнал рассогласования угловых скоростей якоря электрогенератора и вала отбора мощности. По сигналу рассогласования система управления устанавливает механизм перемены момента силы в положение, при котором во всем диапазоне нагрузок на приводимую в действие машину якорь генератора вращается с постоянной угловой скоростью. В режиме двигателя обратимой электрической машины система управления устанавливает механизм перемены момента силы в положение, при котором обеспечивается задаваемая угловая скорость вала отбора мощности приводимой в действие машины.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ стабилизации оптимальной угловой скорости якоря электрогенератора силовой установки при рекуперации кинетической энергии приводимой в действие машины силовой установкой, включающей электрогенератор, механизм перемены крутящего момента и систему управления, отличающийся тем, что система управления отслеживает текущее значение угловой скорости якоря электрогенератора и вала отбора мощности силовой установки, вырабатывает сигнал рассогласования угловых скоростей якоря электрогенератора и вала отбора мощности и в соответствии с сигналом рассогласования устанавливает механизм перемены момента силы в положение, при котором во всем диапазоне угловых скоростей вала отбора мощности угловая скорость якоря электрогенератора постоянна.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технология производства и требования к материалам при реализации изобретения не отличаются от таковых современных силовых установок транспортных средств.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в транспорте. Техническим результатом является наиболее полное преобразование энергии торможения машины в электроэнергию и возвращения ее в аккумулятор во всем диапазоне нагрузок на силовую установку. В способе оптимальной стабилизации угловой скорости якоря электрогенератора при рекуперации кинетической энергии торможения система управления отслеживает текущее значение угловой скорости якоря электрогенератора и вала отбора мощности и вырабатывает сигнал рассогласования угловых скоростей якоря электрогенератора и вала отбора мощности. По этому сигналу рассогласования система управления устанавливает механизм перемены моментов силы в положение, при котором при любой угловой скорости вала отбора мощности угловая скорость якоря электрогенератора постоянна.

Способ стабилизации оптимальной угловой скорости якоря электрогенератора силовой установки при рекуперации кинетической энергии приводимой в действие машины силовой установкой, включающей электрогенератор, механизм перемены крутящего момента и систему управления, отличающийся тем, что система управления отслеживает текущее значение угловой скорости якоря электрогенератора и вала отбора мощности силовой установки, вырабатывает сигнал рассогласования угловых скоростей якоря электрогенератора и вала отбора мощности и в соответствии с сигналом рассогласования устанавливает механизм перемены момента силы в положение, при котором во всем диапазоне угловых скоростей вала отбора мощности угловая скорость якоря электрогенератора постоянна.