ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ Российский патент 2023 года по МПК B60L50/60 B60L15/20 H02K21/02 H02K9/19 

Изобретение относится к электротехнике и транспортному машиностроению и может быть использовано для создания тяговых электроприводов электрических транспортных средств.

Полностью электрические и гибридные транспортные средства используют электрическую энергию, запасенную в аккумуляторной батарее (АКБ), для создания крутящего момента на колесах. Преобразование электрической энергии в механическую происходит с помощью электрических машин, которые являются основным компонентом электропривода, включающего электромашину, систему управления электропривода и механический преобразователь - редуктор. Большинство современных электрических транспортных средств оснащаются одно- или двухступенчатым редуктором после двигателя с передаточным числом около (5…15):1. Система управления электроприводом служит для управления и согласования работы устройств в составе электропривода. Электронный силовой DC/AC преобразователь электроэнергии (инвертор) служит для приведения электрической энергии в АКБ к уровню, требуемому для работы электромашины.

Для легковых транспортных средств (ТС) со скоростями движения до 150-170 км/час достаточно иметь одно постоянное передаточное число редуктора во всем диапазоне скоростей движения, поскольку электромашина в отличие от двигателя внутреннего сгорания способна создавать крутящий момент (порядка 600 Н⋅м) близкий к максимальному в широком диапазоне частот вращения, в том числе при старте. ТС с большой грузоподъемностью, а также легковые ТС с большими скоростями движения более 170 км/час, требуют создания большого момента на старте и подъеме вверх по наклонной поверхности (порядка 2800 Н⋅м) или развитие большого крутящего момента на больших оборотах вращения электромашины. Задача осуществления такого крутящего момента решается увеличением номинальной мощности электродвигателя, что приводит к увеличению его массы и габаритов. Однако с ростом скорости движения ТС требуемый крутящий момент уменьшается, а требуемая мощность обычно ниже требуемой для старта, и принятые при проектировании массогабаритные характеристики электромашины и заложенная в них мощность оказываются переразмеренными.

Применение дополнительной одной или нескольких ступеней механического редуктора оправданно для тяжелых ТС с невысокими значениями удельной мощности и повышенных требованиях к тяговооруженности, так-как и динамического, и кинематического диапазонов электромашины недостаточно в этих условиях.

Максимальный крутящий момент электропривода также определяется максимальным током статора и ограничен предельно допустимым током от аккумуляторной батареи. Повышение максимального тока аккумуляторной батареи приводит к снижению эффективности преобразования энергии и дополнительному тепловыделению в аккумуляторной батарее, поэтому увеличение потребляемого электромашиной тока приводит к увеличению массы, габаритов, а иногда и сложности аккумуляторной батареи и инвертора.

Даже учитывая то, что электромашина более эффективна по сравнению с двигателем внутреннего сгорания практически во всем диапазоне работы, КПД электромашины значительно снижается (до половины от максимального) при низких оборотах вращения и большой нагрузке из-за высокой плотности тока в обмотках электромашины. Попытки снижения плотности тока за счет увеличения сечения меди приводят к уменьшению сечения магнитопровода и росту магнитных потерь. Таким образом, конструктивные решения, позволяющие повысить КПД электромашины приводят к увеличению массы и габаритов электромашины.

Путем решения задачи увеличения развиваемого крутящего момента является увеличение напряжения источника питания. При условии, что мощность нагрузки сохраняется неизменной, увеличение напряжение источника питания приводит к снижению потребляемого тока. Снижение силы тока и плотности тока в электрических схемах электронных преобразователей и электромашины благоприятно сказывается на КПД каждого из устройств, так и системы электропривода в целом. Кроме того, снижается нагрузка на сам источник питания - аккумуляторную батарею. Тем не менее, для того чтобы увеличить напряжение аккумуляторной батареи, необходимо увеличить количество последовательно включенных в нее аккумуляторных элементов. Это приводит к увеличению массы аккумуляторной батареи.

Напряжение, подаваемое на электродвигатель, можно также регулировать с помощью электронного двунаправленного повышающего преобразователя напряжения. В этом случае обеспечивается возможность дополнительного влияния на электрические параметры электропривода в любом режиме и улучшается гибкость регулирования.

Динамические характеристики ТС в основном определяется его весом и зависимостью крутящего момента от скорости машины. Влияние напряжения в звене постоянного тока очевидно: скорость двигателя в точке, где достигается предел напряжения и необходимо начать ослабление поля, пропорциональна доступному напряжению.

Чтобы динамика движения автомобиля не зависела от напряжения аккумуляторной батареи, крутящий момент должен ограничиваться минимальной характеристикой. Это приведет к серьезной потере динамической тяговой характеристики ТС. В качестве альтернативы этому решению электромашина может быть оптимизирована для самого низкого напряжения АКБ, тогда инвертор должен будет ограничить напряжение электродвигателя. При высоком уровне заряда АКБ инвертор будет работать с низким рабочим циклом, что снижает его эффективность. Для устранения этих недостатков предложено использовать повышающий преобразователь постоянного тока. Это решение позволяет сделать напряжение в звене постоянного тока управляемым и независимым от напряжения аккумуляторной батареи. Данная схема должна допускать двунаправленный поток мощности, гальваническая изоляция не требуется, а выходное напряжение преобразователя постоянного тока всегда больше входного. Номинальная пиковая мощность повышающего преобразователя определяется максимальной мощностью трансмиссии. Существуют и другие преимущества, связанные с регулируемым высоким напряжением в цепи постоянного тока. Более высокое напряжение позволяет инвертору и электрической машине работать с меньшими токами. Это улучшает удельную мощность инвертора и эффективность на высокой скорости. Кроме того, поперечное сечение используемых кабелей может быть уменьшено.

Следует отметить, что потери в электромашине зависят не только от амплитуды протекающего тока, но также и от его частоты, наличия пульсаций магнитного поля и других факторов. При этом различные вклады в общие потери по-разному зависят как от частоты, так и от температуры. Так, например, если потери на джоулево тепло в медном проводнике возрастают с увеличением температуры, то потери на вихревые токи в электротехнической стали обратно пропорциональны температуре. При этом потери на вихревые токи также квадратично возрастают с увеличением частоты протекающего фазного тока. Отметим, что дополнительные существенные потери на высоких оборотах, вносит также компонента тока Id (потери определяются величиной Ld x Id). Это связано, с высокими значениями противо-ЭДС и необходимостью размагничивания ротора для эффективного управления электромашиной. Вместе с этим, известно, что повышение температуры постоянных магнитов на роторе, также способствует уменьшению величины остаточной магнитной индукции Br магнитов (температурный коэффициент по индукции магнитов марки NdFeB, наиболее широко используемой при создании синхронных электромашин на постоянных магнитах по ГОСТ 52956-2008, лежит в диапазоне (-0,8-0,12) %/К). Таким образом, увеличение температуры ротора до 200°С приведет к ослаблению индукции в зазоре на уровне 14-20% и может уменьшить ток Id и еще больше снижает потери и облегчает управление электромашиной. Поскольку, величина данного коэффициента существенно зависит от химического состава постоянного магнита, а именно наличие в нем дорогостоящих тербия и диспрозия, а также от температуры, то имеется дополнительная возможность увеличить абсолютную величину данного коэффициента до -0,13%/К и, таким образом, нагревая ротор на высоких оборотах вращения ослабить поток практически на четверть величины при 200°С.

Описанные выше подходы позволяют разработать новые способы увеличения КПД электроприводов и синхронизируя изменение коэффициента редукции механического редуктора, напряжения питания инвертора и температуры ротора и статора отдельно поддерживать работу ИТЭП в зоне максимально КПД.

Из уровня техники известна система электропривода для автомобиля, содержащая инвертор, электродвигатель и редуктор (CN 105216598, B60K 1/00, B60K 17/04, H02K 11/33, H02K 5/225, H02K 7/003, H02K 7/006, H02K 7/116, B60L 2210/40, B60L 2220/12, B60L 2260/28, B60L 50/51, H02K 2211/03, Y02T 10/64, Y02T 10/70, Y02T 10/72, опубл. 28.09.2015). Электродвигатель, блок редуктора и блок инвертора имеют соответствующие независимые корпуса. Блок электродвигателя, блок редуктора и блок инвертора разъемно и взаимно соединены в осевом направлении по входному валу блока редуктора с блоком редуктора, который находится между ними. Корпус инверторного блока имеет минимальную толщину в осевом направлении.

Недостатком данного решения является то, что механическая передача содержит фиксированное передаточное число, что не позволяет поддерживать максимально эффективный режим работы привода в широком диапазоне скоростей движения.

Из уровня техники известно применение преобразователя напряжения между аккумулятором и инвертором в цепи питания тягового электропривода (Tenner S., Gimther S., Hofmann W. Loss minimization of electric drive systems using a DC/DC converter and an optimized battery voltage in automotive applications // 2011 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference. - IEEE, 2011. - C. 1-7.). Использование повышающего преобразователя позволяет регулировать напряжение в звене постоянного тока, что дает возможность для минимизации суммарных потерь в электроприводе электромобиля.

Однако высокая эффективность такого решения достигается только на низких скоростях, в то время как, на более высоких скоростях решение имеет недостатки из-за дополнительных потерь от повышения напряжения в звене постоянного тока.

Из уровня техники известен способ управления тяговым приводом переменного тока (RU 2314940, B60L 15/00, опубл. 20.01.2008). Способ управления тяговым приводом переменного тока, имеющим, по меньшей мере, один трехфазный электродвигатель, рассчитан на постоянное потребление мощности свыше некоторой заданной частоты вращения и запитывается от двухзвенного преобразователя переменного тока с изменяемым напряжением промежуточного звена постоянного тока. Регулирование напряжения промежуточного звена постоянного тока выполняют исходя из напряжения нагрузки. Недостатком данного способа является то, что напряжение промежуточного звена постоянного тока регулируется только вниз от его максимального значения, что не снимает ограничения на максимальную тяговую характеристику электропривода при пониженном напряжении источника питания. Кроме того при применении способа для оценки общего уровня КПД электропривода с не учитывается КПД источника питания.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является тяговый электрический привод для грузового аккумуляторного электрического колесного транспортного средства (RU 182650, B60L 11/18, B60K 1/00, B60K 17/356, опубл. 10.01.2018). Тяговый электрический привод для грузового аккумуляторного электрического колесного транспортного средства содержит бортовой источник энергии, преобразователь, центральный тяговый электрический двигатель, двухскоростную автоматическую коробку передач и блок управления транспортным средством. Применение в приводе двухступенчатой коробки передач позволяет поддерживать двигатель в зоне оптимального (максимально возможного) значения коэффициента полезного действия во всем диапазоне скоростей транспортного средства, что позволяет минимизировать потери и повысить энергоэффективность грузового аккумуляторного электрического колесного транспортного средства.

Недостатком данного решения является отсутствие возможности регулирования напряжения постоянного тока, подводимого к инвертору и определяемого степенью заряженности аккумуляторной батареи. В случае, когда аккумуляторная батарея будет в состоянии низкого заряда, повышенный потребляемый ток приведет к снижению эффективности работы аккумуляторной батареи, преобразователей и электромашины. Режим работы электропривода является в таком случае неоптимальным. Кроме того, скоростной диапазон работы электропривода будет ограничен максимальным током аккумуляторной батареи при низкой скорости и высоком моменте сопротивления и ограничен по напряжению питания в области высоких скоростей из-за снижения максимального момента в режиме ослаблении магнитного поля. Мало того, при определении режимов работы не учитывается оптимальная температура ротора и статора, а также отсутствует возможность их регулирования.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании тягового электропривода электрического аккумуляторного ТС, характеризующегося предельно высокой эффективностью в широком диапазоне скоростей движения и крутящего момента и способа управления им.

Технический результат заключается в повышении КПД тягового электропривода электрического транспортного средства, увеличении пробега на одном заряде аккумулятора, снижении массы электропривода в целом, улучшении динамических характеристик транспортного средства, улучшении управляемости.

Технический результат достигается тем, что интегрированный тяговый электрический привод для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства, содержащий блок управления, бортовой источник энергии, являющийся аккумуляторной батареей, тяговый электрический двигатель, преобразователь напряжения из постоянного в переменное, управляющий работой тягового электрического двигателя, причем электрический привод содержит автоматически отключаемый редуктор, управляемый блоком управления и синхронизированный с работой остальных элементов электрического привода и механически связанный с исполнительным органом, преобразователь напряжения постоянного тока в постоянный, синхронизированный с помощью блока управления с другими элементами электрического привода, электрически соединенный с источником энергии и преобразователем напряжения из постоянного в переменное, регулирующую каждый из элементов электрического привода отдельно до требуемой температуры систему терморегулирования, включающую в себя радиатор, вентилятор, заслонку вентилятора, регулирующие клапана, по меньшей мере, один насос, при этом тяговый электрический двигатель является синхронной электромашиной с высокотемпературными редкоземельными постоянными магнитами с повышенным температурным коэффициентом по индукции в диапазоне -(0,12-0,13) %/К, при этом блок управления связан по информационному каналу с источником питания, тяговым электрическим двигателем, преобразователями напряжения и редуктором, при этом блок управления координирует их режимы работы на основе данных о степени заряда аккумуляторной батареи, скорости и ускорения ТС, оборотов вращения и фазного тока тягового электрического двигателя, температуры каждого элемента электрического привода и других данных о режиме интегрированного тягового электрического привода для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства.

Способ управления интегрированным тяговым электрическим приводом для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства, заключающийся в том, что блок управления в каждый момент времени получает по информационному каналу связи от других подключенных блоков данные о режиме их работы: частоту вращения электромашины с датчика частоты вращения электромашины, температуры электромашины, значения токов в фазах электромашины и инвертора, значения линейных напряжений на выходе инвертора, температуре силовых ключей инвертора, значения токов и напряжений на выходе силового преобразователя постоянного тока в постоянный, значения напряжений, токов и температуры аккумуляторной батареи, по полученным данным о режиме работы и записанных в программное обеспечение блока управления в табличном виде карт КПД, входящих в систему блоков система управления осуществляет выбор наилучшего с точки зрения максимального КПД всей системы уровня напряжения на выходе преобразователя постоянного тока, при этом блок управления по информационным каналам взаимодействия передает входящим в систему электропривода блокам управляющие команды, определяющие установку режима каждого блока. Тяговый электропривод электрического аккумуляторного ТС также имеет следующие дополнительные отличия.

- DC/DC преобразователь может регулировать входное напряжение на инверторе в диапазоне от 200 В до 1200 В, для уменьшения влияния степени заряда АКБ на выходные тяговые характеристики ТС.

- система терморегулирования позволяет контролировать (осуществлять нагрев или охлаждение) температур ротора и статора электромашины отдельно, для осуществления независимого регулирования уровня потерь энергии за счет перераспределения джоулевых потерь и потерь на вихревые токи в обмотках статора и минимизации общего уровня потерь.

- система терморегулирования позволяет нагревать ротор до температуры 500°С, для достижения обратимого снижения магнитных свойств постоянных магнитов для целей уменьшения требуемых размагничивающих токов.

- система терморегулирования может контролировать температуру теплоносителя за счет закрытия жалюзи вентилятора охлаждения теплоносителя, для обеспечения требуемого теплового режима всех компонентов тягового электропривода.

- система терморегулирования может контролировать температуру теплоносителя, поступающего за счет изменения расхода охлаждающей жидкости путем изменения напряжения питания насоса прокачки теплоносителя, для обеспечения требуемого теплового режима всех компонентов тягового электропривода.

- система терморегулирования может контролировать температуру каждого элемента ИТЭП отдельно за счет наличия параллельных контуров прохождения теплоносителя, для обеспечения независимого управления температурой компонентов электропривода.

- система терморегулирования может изменять последовательность прохождения теплоносителя через отдельные элементы ИТЭП, для обеспечения гибкости управления температурой компонентов электропривода.

- редкоземельные постоянные магниты входящие в состав ротора состоят из склеенных пластин магнитов толщиной от 0,1 до 10 мм марки NdFeB или SmCo или их комбинации, для получения низких значений потерь мощности в постоянных магнитах и расширение сферы применения низкомарочных магнитов.

На представленных чертежах:

на фиг. 1 показана схема тягового электропривода электрического транспортного средства с повышающим преобразователем постоянного тока,

на фиг. 2 показана схема тягового электропривода электрического транспортного средства с повышающим преобразователем постоянного тока в вариантном исполнении с увеличенным количеством насосов.

на фиг. 3 показана тяговая характеристика электромашины в составе электропривода.

на фиг. 4 показана тяговая характеристика электропривода с дополнительной автоматически отключаемой ступенью редуктора.

на фиг. 5 показана карта КПД аккумуляторной батареи при различных кратностях тока и емкости аккумуляторной батареи.

на фиг. 6 показана карта КПД инвертора при различных уровнях напряжения питания и полной мощности в каждом режиме.

на фиг. 7 показана карта КПД тягового электродвигателя при различных уровнях напряжения питания постоянного тока Vdc.

на фиг. 8 показаны зависимости предельного момента и предельной мощности на валу тягового электродвигателя от напряжения питания постоянного тока Vdc.

Интегрированный тяговый электрический привод (фиг. 1) содержит источник энергии 1, преобразователь напряжения постоянного тока в постоянный 2, преобразователь напряжения постоянного тока в переменный 3, тяговый электродвигатель 4, автоматически отключаемый редуктор 5, блок управления 6, исполнительный орган 7, систему терморегулирования 8. Система терморегулирования включает в себя радиатор 9, вентилятор 10, заслонку вентилятора 11, регулирующие клапана 12, насос 13. Исполнительный орган 7 может включать в себя ведущий мост и колеса ТС (на чертеже не показаны).

Интегрированный тяговый электрический привод в своем вариантном исполнении (фиг. 2) может содержать несколько насосов 13, по одному на каждый контур терморегулирования: источника энергии 1, преобразователя напряжения постоянного тока в постоянный 2, инвертора 3, электромашины 4.

Источник энергии 1 соединен посредством силового электрического соединения 14 с преобразователем напряжения постоянного тока в постоянный 2. Преобразователь напряжения постоянного тока в постоянный 2 соединен посредством силового электрического соединения 14 с преобразователем напряжения постоянного тока в переменный (инвертор) 3. Инвертор 3 соединен посредством силового электрического соединения 14 с электромашиной 4. Электромашина 4 соединена с редуктором 5 посредством механической связи 15. Редуктор 5 соединен с исполнительным органом (ведущим мостом и колесами транспортного средства) 7 посредством механической связи 15. Блок управления 6 имеет связь по информационному каналу 16 с источником энергии 1, преобразователем напряжения постоянного тока в постоянный 2, инвертором 3, электромашиной 4 и редуктором 5.

Алгоритм синхронизации работы всех элементов СУ ИТЭП обеспечивает поддержание максимального КПД ИТЭП следующим образом.

1. Блок управления 6 в каждый момент времени получает по информационному каналу связи 16 от других подключенных блоков данные о режиме их работы: частоту вращения и ускорение электромашины с датчика частоты вращения электромашины, температуры электромашины, значения токов в фазах электромашины и инвертора, значения линейных напряжений на выходе инвертора, температуре силовых ключей инвертора, значения токов и напряжений на выходе силового преобразователя постоянного тока в постоянный, значения напряжений, токов и температуры аккумуляторной батареи.

2. По полученным данным о режиме работы и записанной в программное обеспечение блока управления 6 в табличном виде карты КПД источника энергии 1 (фиг. 5) блок управления 6 определяет режимы работы, при которых КПД источника энергии 1 обеспечивается выше, чем в текущем режиме.

3. По полученным данным о режиме работы и записанной в программное обеспечение блока управления 6 в табличном виде карты КПД преобразователя напряжения постоянного тока в постоянный 2 (фиг. 8) блок управления 6 определяет режимы работы, при которых КПД преобразователя напряжения постоянного тока в постоянный 2 обеспечивается выше, чем в текущем режиме.

4. По полученным данным о режиме работы и записанной в программное обеспечение блока управления 6 в табличном виде карты КПД инвертора 3 (фиг. 6) блок управления 6 определяет режимы работы, при которых КПД инвертора 3 обеспечивается выше, чем в текущем режиме.

5. По полученным данным о режиме работы и записанной в программное обеспечение блока управления 6 в табличном виде карты КПД электромашины 4 блок управления 6 определяет режимы работы, при которых КПД электромашины 4 обеспечивается выше, чем в текущем режиме.

6. Блок управления 6 проверяет физическую возможность выполнения рассчитанных режимов и осуществляет выбор наилучшего с точки зрения максимального КПД всей системы уровня режима (фиг. 7).

7. Блок управления 6 по информационным каналам 16 взаимодействия передает управляющие команды, определяющие установку режима (механической передачи) для редуктора 5.

8. Блок управления 6 по информационным каналам 16 взаимодействия передает управляющие команды, определяющие установку режима (значение уставки напряжения постоянного тока) для преобразователя напряжения постоянного тока в постоянный 2.

9. Блок управления 6 по информационным каналам 16 взаимодействия передает управляющие команды, определяющие установку режима (значение уставки токов Id и Iq) для инвертора 3.

10. Блок управления 6 по информационным каналам 16 взаимодействия передает управляющие команды, определяющие установку режима для блока терморегулирования 8: положение регулирующих клапанов, при которых обеспечивается требуемый расход теплоносителя для обеспечения выбранной температуры входящих в систему источника энергии 1, преобразователя напряжения постоянного тока в постоянный 2, инвертора 3, электромашины 4.

11. В момент времени, когда частота вращения электродвигателя 4 достигает заданной, определяемой тем фактом, что напряжение питания электромашины достигает максимального значения, блок управления 6 передает электрический управляющий сигнал на переключение редуктора 5, тем самым отключая понижающую передачу. Благодаря этому частота вращения электромашины снижается, противо-ЭДС в обмотках электромашины уменьшается, и система переходит в область работы при более высоком КПД.

12. Выбор нового режима производится итерационно для следующего момента времени, начиная с п. 1.

Приведенные на фиг. 3 и фиг. 4 расчеты иллюстрируют достижимость решения поставленной задачи с использованием существующего преобразователя.

Редуктор:

Тип - отключаемая понижающая передача с опорной коронной шестерней и однорядными сателлитами.

Передаточное отношение - 2,3.

Управляющий элемент - фрикцион, замыкающий солнечную шестерню и водило.

Входная ЧВ 0-4000 об/мин.

Момент 3000 Н⋅м.

Диаметр венца коронной шестерни - 450 мм.

При частоте вращения 0 - 1700 об/мин управляемый центробежным исполнительным механизмом фрикцион разомкнут, при 1700 об/мин замыкается, при снижении до 1650 об/мин размыкается.

Проведен расчет электропривода по предложенной схеме изобретения для транспортного средства со следующими основными параметрами.

Электрический привод транспортного средства предназначен обеспечивать работу на уклонах до 18% без введения ограничений по полной массе.

Диаметр активной части электромашины составляет 450 мм, длина активной части без лобовых частей обмоток составляет 215 мм. Тяговая характеристика электромашины приведена на Фиг. 2.

Тяговая характеристика электропривода с дополнительной автоматически отключаемой ступенью редуктора, включенной в диапазоне частот вращения 0-1745 об/мин показана Фиг. 4. Переключение условно показано в промежутке 1745-2000 об/мин. Пунктирные линии - параметры без подключения ступени.

Автоматическое отключение ступени редуктора производится при скорости движения транспортного средства более 35 км/ч, что соответствует частоте вращения вала электромашины 1745-2000 об/мин. В этом режиме работы ЭДС электромашины приближается к максимально допустимой, ограниченной напряжением питания.

Таким образом обеспечивается расширения области максимального КПД тягового электропривода за счет поддержания оптимального напряжения на входе в инвертор и работы электромашины с высоким моментом и КПД в широком диапазоне скоростей транспортного средства, что повышает КПД тягового электропривода электрического транспортного средства, увеличивает пробег на одном заряде аккумулятора, при этом достигается улучшение динамических характеристик транспортного средства и улучшение управляемости, а также снижается масса электропривода в целом в электрическом транспортном средстве.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Интегрированный тяговый электрический привод содержит блок управления, аккумуляторную батарею, тяговый электрический двигатель, преобразователь напряжения из постоянного в переменное, управляющий работой тягового электрического двигателя, автоматически отключаемый редуктор, управляемый блоком управления, преобразователь напряжения постоянного тока в постоянный и систему терморегулирования. Способ управления интегрированным тяговым электрическим приводом для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства заключается в том, что блок управления в каждый момент времени получает частоту вращения электромашины, температуру электромашины, значения токов в фазах электромашины и инвертора, значения линейных напряжений на выходе инвертора, температуру силовых ключей инвертора, значения токов и напряжений на выходе силового преобразователя постоянного тока в постоянный, значения напряжений, токов и температуры аккумуляторной батареи, по полученным данным осуществляет выбор наилучшего КПД всей системы уровня напряжения. Технический результат заключается в повышении КПД тягового электропривода электрического транспортного средства. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Интегрированный тяговый электрический привод для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства, содержащий блок управления, бортовой источник энергии, являющийся аккумуляторной батареей, тяговый электрический двигатель, преобразователь напряжения из постоянного в переменное, управляющий работой тягового электрического двигателя, отличающийся тем, что электрический привод содержит автоматически отключаемый редуктор, управляемый блоком управления и синхронизированный с работой остальных элементов электрического привода и механически связанный с исполнительным органом, преобразователь напряжения постоянного тока в постоянный, синхронизированный с помощью блока управления с другими элементами электрического привода, электрически соединенный с источником энергии и преобразователем напряжения из постоянного в переменное, регулирующую каждый из элементов электрического привода отдельно до требуемой температуры систему терморегулирования, включающую в себя радиатор, вентилятор, заслонку вентилятора, регулирующие клапаны, по меньшей мере один насос, при этом тяговый электрический двигатель является синхронной электромашиной с высокотемпературными редкоземельными постоянными магнитами с повышенным температурным коэффициентом по индукции в диапазоне -(0,12-0,13) %/К, при этом блок управления связан по информационному каналу с источником питания, тяговым электрическим двигателем, преобразователями напряжения и редуктором, при этом блок управления координирует их режимы работы на основе данных о степени заряда аккумуляторной батареи, скорости и ускорения ТС, оборотов вращения и фазного тока тягового электрического двигателя, температуры каждого элемента электрического привода и значении токов в фазах инвертора, значении линейных напряжений на выходе инвертора, значении токов и напряжений на выходе силового преобразователя постоянного тока в постоянный.

2. Интегрированный тяговый электрический привод для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, что преобразователь постоянного тока в постоянный может регулировать входное напряжение на инверторе в диапазоне от 200 до 1200 В.

3. Интегрированный тяговый электрический привод для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства п. 1, отличающийся тем, что система терморегулирования позволяет контролировать температуры ротора и статора электромашины отдельно.

4. Интегрированный тяговый электрический привод для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, система терморегулирования может контролировать температуру за счет закрытия жалюзи вентилятора охлаждения теплоносителя.

5. Интегрированный тяговый электрический привод для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, что система терморегулирования может контролировать температуру теплоносителя, поступающего за счет изменения расхода охлаждающей жидкости путем изменения напряжения питания насоса прокачки теплоносителя.

6. Интегрированный тяговый электрический привод для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, что система терморегулирования может контролировать температуру теплоносителя, поступающего за счет изменения расхода охлаждающей жидкости путем изменения напряжения питания насоса прокачки теплоносителя.

7. Интегрированный тяговый электрический привод для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, что система терморегулирования может контролировать температуру каждого элемента электрического привода отдельно за счет наличия параллельных контуров прохождения теплоносителя.

8. Интегрированный тяговый электрический привод для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, что редкоземельные постоянные магниты, входящие в состав ротора, состоят из склеенных пластин магнитов толщиной от 0,1 до 10 мм марки NdFeB или SmCo или их комбинации.

9. Способ управления интегрированным тяговым электрическим приводом для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства по п. 1, заключающийся в том, что блок управления в каждый момент времени получает по информационному каналу связи от других подключенных блоков данные о режиме их работы: частоту вращения электромашины с датчика частоты вращения электромашины, температуру электромашины, значения токов в фазах электромашины и инвертора, значения линейных напряжений на выходе инвертора, температуру силовых ключей инвертора, значения токов и напряжений на выходе силового преобразователя постоянного тока в постоянный, значения напряжений, токов и температуры аккумуляторной батареи, по полученным данным о режиме работы и записанных в программное обеспечение блока управления в табличном виде карт КПД, входящих в систему блоков, система управления осуществляет выбор наилучшего с точки зрения максимального КПД всей системы уровня напряжения на выходе преобразователя постоянного тока, при этом блок управления по информационным каналам взаимодействия передает входящим в систему электропривода блокам управляющие команды, определяющие установку режима каждого блока.