Комбинированная энергетическая установка для электромобиля Советский патент 1981 года по МПК H02J7/14 

I

Изобретение относится к электрЪтехнике и может быть применено для питания тяговых двигателей электромобилей или других аналогичных электроподвижных установок.

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

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, синхронньп генератор, механически соединенный с двигателем, аккумуляторную батарею, соединенную через вьтрямитель 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 задатчиком уставки мощности и выходом датчика мощности. Питание тягового дви10гателя осуществляется или от аккумуляторной батареи, если напряжение батареи превышает максимальный заданный уровень, или от аккумулятор,j ной батареи и синхронного генератора, если напряжение на батарее ниже максимального заданного уровня, причем, в последнем режиме мощность и скорость двигателя внутреннего сгорания поддерживаются постоянными, в результате чего токсичность отработавщих газов двигателя внутреннего сгорания сводится к минимуму. Стабилизация злектрической мощности синхронного генератора осуществ ляется путем aBTOMaTtmecKoro изменения угла регулирования управляемого вьшрямителя в зависимости от величины результата сравнения выходных величин задатчика, уставки мощности и датчика мощности генератора 2 J. 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 предела, вызванное изменением тяговой нагрузки в широком диапазоне. Цель изобретения - уменьшение мощности синхронного генератора и увеличение КПД привода. Поставленная цель достигается те что дополнительно введены узел срав нения напряжения, задатчик уставки напряжения, двухвходная диодная сбо ка, широтно-импульсный модулятор и управляемый ключ, причем входы уз ла сравнения напряжения связаны с выходами датчика напряжения и задат чика уставки 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 модулятор связан со входом управления управляемого ключа, связьгоающего обмотку возбуждения синхронного генератора с аккумуляторной батареей. На чертеже представлена блок-сх на установки. Двигатель 1 внутреннего сгорания с регулятором 2 скорости механ чески связан с синхронньм генератором 3, подключенным к выпрямителю 4, параллельно-.которому подключ на аккумуляторная батарея 5. К зажи мам аккумуляторной батареи 5 через 6 управления подключе тяговы электродвигатель 7, Входы датчика 8 мощности через датчики 9 тока и 10напряжения подключены к якорной обмотке синхронного генератора 3, Выход датчика 8 мощности и задатчи 11уставки мощности связаны со вхо дами узла 12 сравнения мощности,- В ды узла 13 сравнения напряжения св 74 заны с выходами датчика 10 напряжения и задатчика 14 уставки напряжения, а выход узла 13 сравнения и выход узла 12 сравнения связаны соответственно со входами диодной сборки 15, выход которого через широтно-импульс- ный 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 вьшрямителем 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 В мощности от датчиков 9 тока и 10 напряжения поступают потенциалы, пропорциональные соответственно току и напряжению синхронного генератора 3, а на выходе датчика 8 мощности получается потенциал, пропорциональньш 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, на второй вход которой подается потенциал от выхода узла 13 сравнения, являющийся результатом сравнения потенциалов на выходах датчика 10 напряжения генератора 3 и задатчика 4 уставки напряжения. В соответствии выходного потенциала диодной сборки 15 ширетно-импульсным модулятором 16 производится управление относительной продолжительности включения ключа 7 в цепи обмотки возбуждвршя 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 щиротно-импульсного модулятора 16 приводит к уменьшению тока возбуждегшя синхронного генератора 3. Если напряжение генератора 3 мень ше 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 15 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 I5 действует на вход широтно-импульсного модулятора 16, за счет чего уменьшается относительная продолжительность включения ключа 1 7 и уменьшается ток возбуждения генератора 3, уменьшаются напряжение ток, в результате и мощность генератора 3 до уровня мощности задания. Следовательно действует цепь обратно связи по мощности. Если напряжение генератора 3 боль ше напряжения задания (т.е. выходной потенциал датчика 10 напряжения боль ше выходного потенциала задатчика 14 напряжения), а мощность генератора 3 меньше мощности уставки (т.е. выходной потенциал датчика 8 мощност меньше выходного потенциала задатчика 11 мощности), то на выходе узла 13 сравнения получается положительны потенциал, а на выходе узла 12 сравнения - отрицательный потенциал, и через диодную сборку 15 на вход широтно-импульсного модулятора действу ет 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 установленных задатчикэми 11 мощности и 14 напряжения, то диодная сборка 15 разрешает воздействие на вход широтно импульсного модулятора 16 лишь одной из цепей обратной связи (мощ ности или напряжения), у которой на выходе узла сравнения (узла 12 или J3) потенциал больше другого. и уменьшается ток возбуждения генератора 3, вследствие чего напряжение, ток и мощность нагрузки гене- . ратора 3 изменяется до того как выйдет на один из режимов, описанных вьш1е, после чего производительность соответственно или стабилизация мощности, или стабилизация напряжения генератора 3. Выбором соответствующей частоты коммутации кгаоча 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 Е„ потребляемая тяговым двигателем 7, меньше мощности Р. стабилизации генератора 3), или разряжается (если Pf-r.), или работает в режиме фильтра (,если Р 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 , а при режимах Р Р,. поддерживается постоянной 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 пов1лоению КПД системы привода, а также к обеспечению допустимых эксплуатациоииых режимов аккумуляторной батареи, при ее параллельной работе с сиихронным генератором на общую тяговую иагрузку. Формула изобретения Комбинированная энергетическая установка для электромобиля, содержащая двигатель внутрениего сгорания с регулятором скорости вращения, синхрониый генератор, механически ,