УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ Российский патент 2019 года по МПК B60L7/08 B60L7/22 B60L15/20 

Изобретение относится к устройству преобразования энергии транспортного средства, в частности рельсового транспортного средства, включающему блок, по меньшей мере, с синхронной машиной, работающий, по меньшей мере, в одном режиме в качестве генератора и включающий, по меньшей мере, блок отведения энергии, предназначенный для отведения, по меньшей мере, части выработанной генератором электроэнергии, а также блок сопротивлений.

Уже известны транспортные средства, включающие приводные двигатели с функцией электрогенератора в режиме торможения. Произведенную в режиме торможения энергию накапливают или подают обратно в электросеть энергопитания. Для случая нехватки емкости энергонакопителя и/или регенеративного питания уже было предложено отводить, по меньшей мере, часть выработанной электроэнергии в блок сопротивлений.

Из DE 101 60 612 AI известен тяговый привод с тяговым преобразователем и синхронной машиной с возбуждением от постоянных магнитов. Синхронная машина, называемая также синхронным электродвигателем, производит за счет этого обычным образом тормозной момент для соединения клемм синхронной машины с сопротивлениями. В документе описана коммутация с группой сопротивлений для надежного торможения транспортного средства, причем тормозной момент регулируют по параметрам машины и величине сопротивления, а также по количеству оборотов.

Задача изобретения – предложить усовершенствование отведения энергии в блок сопротивлений.

Поставленная задача решена посредством наличия в устройстве отведения энергии, по меньшей мере, блока управления, предназначенного для установки из имеющихся рабочих режимов таких рабочих режимов, в которых блок сопротивлений обеспечивает соответственно разную величину сопротивления. Это обеспечивает транспортному средству возможность предпочтительной оперативности относительно необходимого тормозного момента и/или необходимой тормозной силы. В частности, для этих величин путем последовательного активирования всех рабочих режимов комбинируют друг с другом предпочтительно разные диапазоны характеристик, отличающихся соответственно показателями величины сопротивления для обеспечения оптимального процесса торможения. Блок управления предназначен, в частности, для поочередной установки всех рабочих режимов. Последовательность поочередного активирования рабочих режимов задают заранее. Это последовательность определяет, в частности, очередность понижения или возрастания величин сопротивления.

Работающий в качестве генератора узел включает, в частности, по меньшей мере, выполненный в виде синхронной машины электродвигатель, предназначенный в первом режиме, так называемом приводном режиме, для производства вращающего момента, т.е. для преобразования электроэнергии в механическую энергию, и производящий во втором режиме, так называемом режиме торможения, тормозной момент с превращением при этом в качестве генератора механической энергии в электрическую энергию.

Преимуществом синхронных машин с возбуждением от постоянных магнитов является при этом начало производства напряжения с моментом начала вращения. Это напряжение через сопротивления превращают в электроток и, соответственно, в тормозной момент.

Под понятием “блок сопротивлений” понимают блок, предназначенный для обеспечения электрического сопротивления в потоке отводимой электроэнергии. Он предназначен, в частности, для преобразования пропускаемой через него электроэнергии в тепловую энергию.

Устройство преобразования энергии предназначено для транспортного средства, в частности для рельсового транспортного средства, в котором, по меньшей мере, в режиме торможения наряду с отведением в блок отведения энергии обеспечена возможность подачи, по меньшей мере, части произведенной генератором электроэнергии, в приемный энергоблок. Такой приемный энергоблок образован, в частности, сетью энергопитания, к которой подключено транспортное средство, накопительным энергоблоком и/или встроенным источником энергопитания транспортного средства, предназначенными для питания потребителей электроэнергии (в частности, в рельсовых транспортных средствах – вспомогательного оборудования). Устройство преобразования энергии предназначено при этом предпочтительно для питания приемного энергоблока, например, если его емкость ограничена и/или недостаточна.

Если транспортное средство оборудовано механической тормозной системой, в частности фрикционными тормозами, предназначенными для снижения оборотов генератора в режиме торможения, то устройство превращения энергии предназначено предпочтительно для производства необходимого тормозного момента, по меньшей мере, в одном диапазоне оборотов и во взаимодействии с тормозной системой.

Блок управления осуществляет смену двух из всех рабочих режимов, в частности, в зависимости от зафиксированного параметра.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предложено наличие в устройстве преобразования энергии блока сбора и оценки информации для фиксирования, по меньшей мере, одного кинематического параметра транспортного средства, причем блок управления предназначен для установки одного из всех рабочих режимов в зависимости от зафиксированного кинематического параметра. Это обеспечивает возможность главным образом, автоматического осуществления оптимизирования отведения энергии, соответствующего фактической рабочей ситуации, в частности фактической величине кинематического параметра. Кинематический параметр – это, в частности, линейная скорость, скорость вращения, количество оборотов и/или актуальный для одной из этих величин параметр, например параметр напряжения или параметр электротока. Переход от первого рабочего режима ко второму рабочему режиму из всех имеющихся рабочих режимов или наоборот инициирует блок управления, предпочтительно, если кинематический параметр или полученная на их основе величина достигает заданного порогового значения, т.е. принижает или превышает его.

Предложенное устройство преобразования энергии применяют, в частности, в режиме торможения транспортного средства, причем генератор образован, по меньшей мере, ходовым электродвигателем, выполненным в виде синхронной машины. При этом блок сопротивлений соответствует, в частности, тормозному блоку сопротивлений.

Соответствующее управление блоком сопротивлений предпочтительно повышает характеристики торможения транспортного средства. В частности, изменением величины сопротивления устанавливают оптимальную характеристику эффективности торможения, в частности, для тормозного момента и/или силы торможения, чтобы обеспечить высокий КПД торможения транспортного средства в широком спектре ситуаций торможения, исходя, в частности, высоких скоростей.

Устройство преобразования энергии производит тормозной момент предпочтительно, по меньшей мере, в одном скоростном диапазоне во взаимодействии с механическим блоком тормозов, в частности фрикционных тормозов, транспортного средства.

Механическая энергия, преобразуемая устройством преобразования энергии в режиме торможения, является кинетической энергией и, в отдельных случаях, дополнительной потенциальной энергией транспортного средства. Предложенное изобретение обеспечивает высокую безопасность эксплуатации рельсового транспортного средства, рассчитанного для высоких скоростей. При этом под понятием “высокая скорость” понимают, в частности, скорость, составляющую, по меньшей мере, 300 км/час, предпочтительно, по меньшей мере, 350 км/час. Предложенное изобретение обеспечивает в отличие от существующих решений возможность надежного осуществления процессов торможения, исходя из таких высоких скоростей.

Простое, оптимированное к скорости транспортного средства управление блоком сопротивлений обеспечено при наличии характерной кинематической характеристики скорости транспортного средства. Предложенное изобретение обеспечивает оптимированный для диапазона высоких скоростей эффект торможения также и для диапазона средних скоростей. При этом первый из общего количества рабочий режим предназначен, в частности, для диапазона высоких скоростей, а второй из общего количества рабочий режим предназначен, в частности, для среднего диапазона скоростей.

“Диапазон высоких скоростей” соответствует, в частности, скоростям от примерно 50% до 100% максимальной скорости скоростного рельсового транспортного средства, например от примерно 175 км/час до максимальной скорости, например 350 км/час, а “диапазон средних скоростей” соответствует, в частности, скоростям от примерно 10% до 50% максимальной скорости указанного транспортного сродства, т.е. от примерно 40 км/час до примерно 175 км/час. Разделение скоростного диапазона на диапазон высоких скоростей и диапазон средних скоростей осуществлен, в частности, путем задания порогового значения скорости, предпочтительно соответствующего скоростному интервалу на 10% выше и на 10% ниже половины максимальной скорости. Под максимальной скоростью понимают, в частности, максимально допустимую скорость при пассажирском движении.

Смена между первым, оптимированным для диапазона высоких скоростей рабочим режимом и вторым, оптимированным для диапазона средних скоростей рабочим режимом обеспечивает сочетание предпочтительных интервалов характеристик этих скоростных диапазонов.

В соответствии с этим предпочтительная характеристика тормозного момента транспортного средства обеспечена, если блок управления предназначен для перехода из первого из общего количества рабочего режима во второй из общего количества рабочий режим с целью снижения величины сопротивления при смене между диапазоном высоких скоростей и диапазоном средних скоростей. Если общее количество насчитывает два рабочих режима, то сопротивление во втором рабочем режиме составляет, в частности, предпочтительно, по меньшей мере, 40% и максимально 60% сопротивления в первом рабочем режиме. Предпочтительно величина сопротивления во втором рабочем режиме соответствует интервалу на 5% выше и на 5% ниже половины величины сопротивления в первом рабочем режиме.

Также предложена установка блока сопротивлений в узле силового энергопитания, питающем в приводном режиме транспортного средства электроэнергией блок, работающий в качестве генератора в режиме торможения. Это обеспечивает возможность простого конструктивного исполнения с экономией места.

Устройство преобразования энергии включает предпочтительно, по меньшей мере, преобразователь тока, подключенный в электросхеме смонтированного устройства преобразования энергии между генератором и блоком сопротивлений. Поэтому выработанный генератором в рабочем режиме и отведенный в блок сопротивлений электроток проходит через выпрямитель. Преобразователь тока в режиме торможения выполняет, как правило, функцию выпрямителя выработанного генератором электротока. Выпрямленный сигнал подают для питания т.н. промежуточного контура.

Простое конструктивное исполнение обеспечено подключением блока сопротивлений к промежуточному контуру, выполненному с возможностью электропитания от преобразователя тока. При этом блок сопротивлений подключен предпочтительно в промежуточный контур, в частности, между положительной и отрицательной шинами промежуточного контура.

Альтернативно или дополнительно предложено наличие в устройстве преобразования энергии, по меньшей мере, блока управления преобразователем тока, чтобы его работа в выбранных из общего количества рабочих режимах включала, по меньшей мере, блокировку коммутационных клапанов преобразователя тока. Это обеспечивает эффективное, без потерь прохождение электротока через преобразователь тока. В частности, электроток проходит через обратные диоды, соответственно подключенные параллельно коммутационному клапану. В такой конфигурации преобразователь тока выполняет функцию диодного моста. Под “блокировкой” коммутационного клапана понимают, в частности, его перевод в состояние непроводимости на период времени, превышающий продолжительность коммутационного цикла преобразователя тока. Этот период предпочтительно равен при этом, по меньшей мере. Времени выполнения выбранного из общего количества рабочего режима.

Для изменения величины сопротивления блока сопротивления последний имеет, по меньшей мере, управляемый с возможностью изменения коэффициент сопротивления. Однако для обеспечения простого конструктивного исполнения устройства отведения энергии предложено наличие в блоке сопротивлений комплекта сопротивлений и кинематически связанного, по меньшей мере, с одним из сопротивлений коммутационного устройства, причем процесс смены выбранных из общего количества рабочих режимов включает приведение в действие, по меньшей мере, коммутационного устройства. По меньшей мере, один блок управления кинематически предпочтительно связан с коммутационным устройством для приведения его в действие. Сопротивления выполнены, в частности, в виде омических сопротивлений.

Предложенное исполнение устройства отведения энергии основано на применении простой топологии коммутации с возможностью незатратного и простого управления. Это особенно предпочтительно, так как получить необходимый для допуска транспортного средства к эксплуатации сертификат надежного управления при такой топологии намного проще, чем, например, при наличии специального управления преобразователем.

Для смены двух выбранных из общего количества рабочих режимов в коммутационном устройстве существует возможность изменения количества активных сопротивлений и/или топологии коммутации уже активных сопротивлений, например, путем смены параллельной коммутации на последовательную коммутацию и наоборот.

Если коммутационное устройство кинематически связано со всеми сопротивлениями, то в одном из выбранных из общего числа рабочих режимов, в частности в приводном режиме, обеспечена возможность деактивирования всех сопротивлений. При включении одного из выбранных из общего числа рабочих режимов происходит активирование, по меньшей мере, одного из сопротивлений.

В простом варианте осуществления изобрет6ения предложен блок управления с выполнением для активирования коммутационным устройством параллельной коммутации комплекта сопротивлений при включении одного из выбранных из общего числа рабочих режимов. Для этого при переходе в этот рабочий режим осуществляют простое понижение величины сопротивления блока сопротивлений. При этом обеспечена возможность, например, очень простого “ополовинивания” величины сопротивления, если параллельно подключаемые сопротивления имеют идентичное или примерно идентичное сопротивление, а, исходя из конфигурации в первом рабочем режиме с одним активным сопротивлением, во втором рабочем режиме осуществляют параллельную коммутацию сопротивлений.

Под “активной” коммутацией понимают сопротивление или схему, подключенные к электрическому контуру таким образом, чтобы способствовать работе устройства отведения энергии. Иначе говоря, активное сопротивление или активная схема находятся в состоянии, когда, по меньшей мере, часть выработанного генератором электротока проходит через сопротивление или схему. Под “активированием” понимают перевод сопротивления в активное состояние.

В предпочтительном варианте усовершенствования изобретения предложен блок управления с выполнением для попеременного активирования первого и второго сопротивления посредством коммутационного устройства, по меньшей мере, в одном из выбранных из общего числа рабочих режимов, что обеспечивает возможность предпочтительного предотвращения тепловой перегрузки сопротивления.

Кроме этого изобретение основано на способе преобразования энергии, произведенной, по меньшей мере, в одном режиме работающим в качестве генератора блоком, по меньшей мере, с одной синхронной машиной, при котором, по меньшей мере, часть произведенной генератором электроэнергии отводят через устройство отведения энергии, а устройство отведения энергии включает, по меньшей мере, блок сопротивлений.

Исходя из первого рабочего режима, в котором блок сопротивлений обеспечивает первый параметр сопротивления, предложено переключение на второй рабочий режим, в котором блок сопротивлений обеспечивает второй, отличный от первого параметр сопротивления. Первый и второй рабочие режимы предпочтительно входят в число всех имеющихся рабочих режимов, причем установлен блок управления для выбора рабочего режима из числа имеющихся.

Относительно предпочтительных эффектов предложенного способа необходимо указать на варианты осуществления устройства преобразования энергии по данному изобретению.

Далее следует описание примера осуществления изобретения с фигурами, на которых представлено следующее:

фиг. 1 – боковая проекция рельсового транспортного средства с моторным вагоном;

фиг. 2 – приводной узел моторного вагона, включающий блок сопротивлений узла силового энергоснабжения;

фиг. 3 – отведение произведенной при торможении энергии в блок сопротивлений узла силового энергоснабжения;

фиг. 4 – произведенный приводным узлом при отведении энергии тормозной момент на ведущей оси, в качестве функции скорости и

фиг. 5 – тормозная сила, произведенная на ведущей оси при отведении энергии.

На фиг. 1 показана схема боковой проекции примера рельсового транспортного средства 10. Оно является составом из вагонов 12, предназначенных для перевозки пассажиров. Для этого вагоны 12 имеют, по меньшей мере, пассажирский салон, предназначенный для размещения пассажиров. По меньшей мере, один из вагонов 12 выполнен в качестве моторного вагона с опорой, по меньшей мере, на одну ведущую ось 16 с приводом от приводного узла 14 (фиг. 2). В рассматриваемой конфигурации рельсовое транспортное средство 10 включает, по меньшей мере, четыре моторных вагона с опорой, по меньшей мере, на две, в частности, на четыре ведущих оси 16. Опора моторных вагонов на ведущие оси 16 обеспечена посредством двух моторных колесных тележек 18, причем на каждой моторной тележке 18 установлено по две ведущих оси 16. С ведущими осями 16 моторной тележки 18 сопряжен приводной узел 14, показанный на фиг. 2. Он включает в качестве ходовых двигателей 20 две синхронные машины с возбуждением от постоянных магнитов, моторнотехнически соединенные с одной из двух ведущих осей 16. Для питания ходовых двигателей 20 моторной тележки 18 электроэнергией приводной узел 14 включает узел 22 силового энергоснабжения, более подробно показанный на фиг. 2.

Рельсовое транспортное средство 10 выполнено в виде электрического транспорта, получающего силовое энергоснабжение от внешней сети 24 энергоснабжения. Для этого оно оборудовано токосъемником 25 для снятия высокого напряжения от сети 24 энергоснабжения. Это высокое напряжение является напряжением переменного тока с характерными параметрами 15kV 16 Hz 2/3 или 25kV 50 Hz. Альтернативно высокое напряжение может быть напряжением постоянного тока, в частности, с характерными параметрами l,5kV или 3kV. Рельсовое транспортное средство 10 предназначено, в частности, для эксплуатации с напряжением переменного тока, причем обеспечена возможность его эксплуатации, как с переменным напряжением, так и постоянным напряжением.

В режиме переменного напряжения, высокое напряжение сети 24 энергоснабжения понижает трансформаторный узел 26. Он выполнен, как показано на фиг. 2 в виде классического трансформатора или в виде преобразователя тока, в частности в виде т.н. прямого преобразователя. Показанный на фиг. 2 выход трансформатора 26 соединен электротехнически с узлом 22 силового энергоснабжения.

Рельсовое транспортное средство 10 включает также не показанную подробно тормозную систему фрикционных тормозов с электро- или пневмоуправлением.

На фиг. 2 показана топология коммутации одного из приводных узлов 14. В нее входят, как указано выше, ходовые двигатели 20 соответствующей моторной тележки 18 и сопряженные с ними узлы 22 силового энергоснабжения. На вход с сетевой стороны узла 33 энергоснабжения подают выходной сигнал трансформатора 26. Узел 22 силового энергоснабжения включает первый, расположенный со стороны сети преобразователь тока 28, выпрямляющий этот выходной сигнал в энергопотоке от трансформатора 26 к ходовым двигателям 20, в частности, в тяговом режиме. В тяговом режиме первый преобразователь тока 26 выполняет соответственно функцию выпрямителя. Первый преобразователь тока 28 образован, в частности, четырехквадратным преобразователем.

Узел 22 силового энергоснабжения включает также промежуточный контур 30, проводящий в рабочем режиме сигнал напряжения постоянного тока. В тяговом режиме в промежуточный контур 30 подают сигнал, выпрямленный первым преобразователем тока 28.

Узел 22 силового энергоснабжения включает также два расположенные со стороны двигателей преобразователя тока 32.1, 32.2, сопряженные с соответствующим ходовым двигателем 20. В тяговом режиме преобразователи тока 32.1, 32.2 выполняют соответственно функцию выпрямителя переменного тока, вырабатывающего переменный ток на основе постоянного тока в промежуточном контуре переменный ток. В частности, он соответственно выполнен в виде импульсного инвертора.

В режиме с напряжением постоянного тока сигнал постоянного напряжения сети питания подают напрямую в промежуточный контур или трансформируют посредством преобразователя тока 28, работающего как понижающий трансформатор.

В тяговом режиме рельсового транспортного средства 10 электроэнергия поступает, как указано выше, от сетевого энергоснабжения 24 через трансформатор 26 и узел 22 энергоснабжения, в частности через первый преобразователь тока 28, через промежуточный контур 30 и преобразователь тока 32 на ходовые двигатели 20, преобразующие часть полученной электроэнергии в кинетическую энергию. В режиме торможения рельсового транспортного средства 10 энергопоток направлен в обратном направлении от ходовых двигателей 20, по меньшей мере, частично через узел 22 силового энергоснабжения и трансформатор 26 в сетевое энергоснабжение 24. В таком режиме торможения ходовые двигатели 20 образуют генератор 34 устройства 36 преобразования энергии, преобразующего кинетическую и в отдельных случаях потенциальную энергию рельсового транспортного средства 10 в другой вид энергии. Из этой энергии генератор 34 известным образом вырабатывает электроэнергию.

В определенных рабочих ситуациях, когда необходимо ограничить энергопоток в сетевое энергоснабжение 24 или оно полностью невозможно, или его недостаточно для производства заданного тормозного момента, в частности при резком торможении на высокой скорости, выработанную генератором 34 электроэнергию выводят из ретурного питания сетевого энергоснабжения 24. для этого устройство 36 преобразования энергии включает устройство 38 отведения энергии.

Устройство 38 отведения энергии включает блок 40 сопротивлений, предназначенный для обеспечения в отводимом потоке электроэнергии определенного параметра сопротивления. Он включает два сопротивления Rl, R2, выполненные каждый в виде омического сопротивления. Так как блок 40 сопротивлений задействован в режиме торможения, блок 40 сопротивлений соответствует тормозному блоку сопротивлений. Блок 40 сопротивлений соединен с преобразователями тока 32.1, 32.2, чтобы обеспечить возможность направления пропускаемой через них энергии, выработанной ходовыми двигателями 20, в сопротивления Rl, R2. Это показано на Фигуре крупными стрелками. Соответственно в режиме торможения преобразователи тока 32.1, 32.2 расположены в энергопотоке между ходовыми двигателями 20 (тем самым, генератором 34) и блоком 40 сопротивлений. Иначе говоря, преобразователи тока 32.1, 32.2 соединены электротехнически соответственно, с одной стороны, с генератором 34 и, с другой стороны, с блоком 40 сопротивлений. Блок 40 сопротивлений подключен, в частности, к промежуточному контуру 30, запутываемому в режиме торможения от преобразователей тока 32.1, 32.2. Блок 40 сопротивлений подключен между положительной шиной и отрицательной шиной промежуточного контура 30.

Устройство 38 отведения энергии включает также блок 44 управления, предназначенный для выборочного запуска первого рабочего режима, в котором блок 40 сопротивлений обеспечивает первый параметр сопротивления, или второго рабочего режима, в котором блок 40 сопротивлений обеспечивает второй параметр сопротивления.

Для этого блок 40 сопротивлений включает коммутационное устройство 46, приводимое в действие блоком 44 управления для запуска первого или второго рабочего режима. Оно предназначено для выборочного отсоединения первого и/или второго сопротивления Rl, R2 от произведенного генератором 34 энергопотока или для подсоединения к нему. Оно включает два коммутационных средства 48.a, 48.b, сопряженные соответственно с разными сопротивлениями Rl или R2. Коммутационные средства 48.a, 48.b выполнены с возможностью их работы независимо друг от друга.

В первом рабочем режиме устройства 38 преобразования энергии первый параметр сопротивления обеспечен электротехническим соединением одного из сопротивлений Rl, R2 с генератором 34. Это соединение обеспечивает замыкание коммутационного средства 48.a, 48.b. Во втором рабочем режиме второй параметр сопротивления обеспечен электротехническим соединением обоих сопротивлений Rl, R2, подключенных, в частности, параллельно друг другу, с генератором 34. Это происходит путем подключения сопротивления Rl или R2 за счет замыкания коммутационного средства 48.b, или 48.a. При идентичности параметров сопротивления сопротивлений Rl, R2 параллельное подключение обеспечивает для блока 40 сопротивлений во втором рабочем режиме параметр сопротивления, составляющий половину параметра сопротивления в первом рабочем режиме.

В указанных рабочих режимах выработанный ходовым двигателем 20 электроток переменного напряжения пропускают через сопряженный преобразователь электротока 32 в непроводящем режиме этого преобразователя тока 32. В этом непроводящем режиме коммутационные клапаны, в частности силовые транзисторы, например, IGBT, преобразователя тока 32 постоянно находятся в непроводящем состоянии, чтобы электроток проходил исключительно через коммутационные клапаны подключенных параллельно обратных диодов. Преобразователь тока 32, как показано на Фигуре 3, выполняет поэтому функцию диодного моста (обозначаемого также “мост В6”), выпрямляющего электроток. На Фигуре 3 ходовые двигатели 20 показаны в запасной схеме коммутации с эквивалентным сопротивлением и эквивалентной индуктивностью. Коммутационные клапаны переводят в непроводящее состояние посредством блока 50 управления, показанного на Фигуре 3 схематично.

Переключение между первым рабочим режимом и вторым рабочим режимом, в частности подключение второго сопротивления R2 или R1 параллельно первому сопротивлению R1 или R2 осуществляют в зависимости от кинематического параметра К рельсового транспортного средства 10. В рассматриваемом варианте управление коммутационным устройством 46 осуществляют на основе параметра, зависящего от скорости V транспортного средства. Этот параметр К соответствует, в частности, оборотам колесной пары или компонента приводного узла 14, состыкованного моторнотехнически с колесной парой. Это может быть количество оборотов колеса, вала колесной пары или моторнотехнически состыкованного с ней компонента трансмиссии или моторного вала. Для этого рельсовое транспортное средство 10 включает блок 52 сбора и обработки информации для фиксирования параметра К, включающий датчики оборотов (на фиг. 2 показано грубо схематично). Блок 52 сбора и обработки информации соединен с блоком 44 управления, предназначенным для обработки полученных данных измерений. Параметр К альтернативно или дополнительно получают посредством других датчиков, например инерционного датчика или навигационного блока, например GPS-датчика.

Блок 44 управления приводит в действие коммутационное устройство 46, если мониторинг параметра К выявил, что рельсовой транспортное средство 10 при торможении достигло заданного порогового значения GSW скорости, вытекающего из начальной скорости, в частности из максимально допустимой скорости.

Это подробно показано на фиг. 4. Она представляет собой диаграмму, на которой показан тормозной момент М для каждой ведущей оси 16 в виде функции скорости V движения. С началом процесса торможения сверх порогового значения GSW = 190 км/час, в частности при максимально допустимой скорости 350 км/час коммутационные клапаны преобразователя электротока 32 переводят в непроводящее состояние, причем часть выработанного ходовыми двигателями электротока поступает в блок 4щ сопротивлений, в частности, как показано на фиг. 3, в сопротивление R1. Тормозной момент М в диапазоне между максимально допустимой скоростью и пороговым значением GSW имеет почти постоянное значение. Протекание тормозного момента М с этим параметром сопротивления R = Rl в первом рабочем режиме показано кривой M_R1. Чтобы предотвратить понижение тормозного момента М ниже этого значения, при достижении порогового значения GSW скорости блок 44 управления приводит в действие коммутационное устройство 46. С переходом во второй рабочий режим, т.е. с подключением сопротивления R2, значение сопротивления блока 40 сопротивлений составляет R = 1/(1/R1 + 1/R2). Протекание тормозного момента М с этим значением сопротивления показано кривой M_R1R2. Как следует из фиг., обеспечена возможность сохранения тормозного момента М в процессе последующего торможения, по меньшей мере, в определенном диапазоне скорости, составляющем примерно 100 км/час.

На фиг. 5 показана диаграмма, на которой сила торможения L представлена в виде функции скорости V. Кривая L_R1 соответствует протеканию силы торможения L для значения сопротивления R = Rl в первом рабочем режиме. При указанном переключении во второй рабочий режим ниже порогового значения GSW скорости обеспечена возможность увеличить по сравнению с конфигурацией с R = Rl силу торможения по кривой L_R1R2 для значения сопротивления R = 1/(1/R1 + 1/R2).

Кроме этого предпочтительно, если в первом рабочем режиме, в котором активно только одно из сопротивлений Rl, R2, осуществляют переключение между сопротивлениями Rl и R2. Эти переключения, осуществляемые коммутационным устройством 46, служат для снижения тепловой нагрузки на сопротивления. Их осуществляют при этом периодически или на основе полученных данных о состоянии нагрузки сопротивлений, например путем измерения температуры сопротивлений.

Приведенное описание относится к варианту осуществления изобретения, при котором количество рабочих режимов включает два рабочих режима. В одном из вариантов осуществления изобретения допускается возможность реализации более чем двух рабочих режимов. Для этого в блоке сопротивлений устанавливают более двух сопротивлений.

Группа изобретений относится к электродинамическим тормозным системам для транспортных средств. Устройство преобразования энергии для транспортного средства содержит в одном рабочем режиме блок с, по меньшей мере, одной синхронной машиной, работающий в качестве генератора, устройство отведения энергии, предназначенное для отведения выработанной генератором электроэнергии, блок сопротивлений, блок регистрации и обработки данных и блок управления. Блок регистрации и обработки данных выполнен с возможностью регистрации кинематического параметра транспортного средства, причем кинематический параметр представляет собой скорость транспортного средства. Блок управления, предназначенный для включения выбранных из общего числа рабочих режимов, в которых блок сопротивлений соответственно обеспечивает разные параметры сопротивления в зависимости от зарегистрированного кинематического параметра. При этом при переключении с первого рабочего режима на второй рабочий режим понижается величина сопротивления при переходе из диапазона высоких скоростей в диапазон средних скоростей. Также заявлены транспортное средство с указанным устройством преобразования энергии и способ преобразования энергии в транспортном средстве. Технический результат заключается в повышении эффективности торможения транспортного средства. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство преобразования энергии для транспортного средства, включающее, по меньшей мере, в одном рабочем режиме блок, работающий в качестве генератора (34), по меньшей мере, с одной синхронной машиной (20), по меньшей мере, устройство (38) отведения энергии, предназначенное для отведения, по меньшей мере, части выработанной генератором (34) электроэнергии, и, по меньшей мере, блок (40) сопротивлений, отличающееся тем, что оно содержит блок (52) регистрации и обработки данных для регистрации, по меньшей мере, одного кинематического параметра (К) транспортного средства, причем кинематический параметр (К) представляет собой скорость (V) транспортного средства, и

блок (44) управления, предназначенный для включения выбранных из общего числа рабочих режимов, в которых блок (40) сопротивлений соответственно обеспечивает разные параметры сопротивления в зависимости от зарегистрированного кинематического параметра (К), при переключении с первого рабочего режима на второй рабочий режим, чтобы понизить величину сопротивления при переходе из диапазона высоких скоростей в диапазон средних скоростей.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит узел (22) силового энергоснабжения с установленным в нем блоком (40) сопротивлений, обеспечивающий блок в приводном режиме силовым электроснабжением.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, преобразователь электротока (32.1, 32.2), подключенный между генератором (34) и блоком (40) сопротивлений, причем блок (40) сопротивлений подключен к промежуточному контуру (30), выполненному с возможностью электропитания, по меньшей мере, от одного преобразователя электротока (32.1, 32.2).

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что содержит блок (50) управления для управления, по меньшей мере, одним преобразователем электротока (32.1, 32.2) таким образом, чтобы его работа в рабочем режиме включала, по меньшей мере, перевод в непроводящее состояние коммутационных клапанов преобразователя электротока (32.1, 32.2).

5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что в блоке (40) сопротивлений установлен комплект сопротивлений (Rl, R2) и, по меньшей мере, одно взаимодействующее с сопротивлением (Rl, R2) коммутационное устройство (46), причем смена рабочих режимов включает, по меньшей мере, приведение в действие коммутационного устройства (46).

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что блок (44) управления предназначен для того, чтобы при включении одного из рабочих режимов активировать или деактивировать посредством коммутационного устройства (46) параллельную коммутацию сопротивлений (Rl, R2) из комплекта.

7. Устройство по п. 5 или 6, отличающееся тем, что блок (44) управления предназначен для того, чтобы посредством коммутационного устройства (46), по меньшей мере, в одном из общего числа рабочем режиме попеременно по времени активировать первое и второе сопротивление (Rl, R2).

8. Транспортное средство с устройством (36) преобразования энергии по любому из пп. 1-7.

9. Транспортное средство по п. 8, отличающееся тем, что оно выполнено в виде рельсового транспортного средства (10), предназначенного для скоростной эксплуатации со скоростью, по меньшей мере, более 300 км/ч, в частности для скоростной эксплуатации со скоростью, по меньшей мере, более 350 км/ч.

10. Способ преобразования электроэнергии в транспортном средстве, произведенной узлом, работающим в качестве генератора (34), по меньшей мере, в одном режиме, по меньшей мере, с одной синхронной машиной (20), причем, по меньшей мере, часть произведенной электроэнергии отводят через устройство (38) отведения энергии, а устройство (38) отведения энергии включает, по меньшей мере, блок (40) сопротивлений, отличающийся тем, что посредством блока (44) управления устройства (38) отведения энергии в условиях первого рабочего режима, в котором блок (40) сопротивлений обеспечивает первый параметр сопротивления, осуществляют переключение во второй рабочий режим, в котором блок (40) сопротивлений обеспечивает второй параметр сопротивления, причем при переходе из высокоскоростного диапазона в диапазон средних скоростей второй параметр сопротивления меньше первого параметра сопротивления.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что его осуществляют в рельсовом транспортном средстве (10), предназначенном для скоростной эксплуатации со скоростью, по меньшей мере, более 300 км/ч, в частности для скоростной эксплуатации со скоростью, по меньшей мере, более 350 км/ч.