RU109055U1 - VEHICLE DRIVE SYSTEM - Google Patents

Abstract

1. Система привода транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, имеющий привод от двигателя внутреннего сгорания, силовой преобразователь напряжения генератора, накопитель энергии, бортовое зарядное устройство, выполненное в виде обратимого выпрямительно-инверторного преобразователя, привод ведущих колес, содержащий электродвигатель, систему управления режимами, осуществляющую режимы движения, зарядки накопителя электроэнергии, принудительного тренировочного разряда накопителя в виде аккумуляторных батарей при их наличии или без нее, генерации электроэнергии для внешнего потребителя, тестирования тягодинамических характеристик транспортного средства, отличающаяся тем, что система привода транспортного средства содержит четырехфазный асинхронный электродвигатель или Русский Параметрический Электродвигатель Яловеги (РПЭДЯ) или включаемый в трехфазную питающую сеть асинхронный электродвигатель с шестифазной однослойной статорной и/или роторной обмоткой, представляющей из себя составную композицию из двух частей в виде сравнимых по мощности двух трехфазных обмоток, при этом одна часть составной обмотки соединена в треугольник, а другая часть - в звезду, причем одноименные фазы смещены относительно друг друга на 30 эл. град и вектор индукции каждой из фаз пересекает ось магнитопровода, и/или накопитель энергии в виде сверхъемких конденсаторов с двойным электронным слоем типа КДЭС. ! 2. Система привода транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что в качестве содержащегося в ней электрогенератора она содержит четырехфазный асинхронный генератор ил 1. A vehicle drive system comprising an internal combustion engine, an electric generator driven by an internal combustion engine, a power generator voltage converter, an energy storage device, an on-board charger made in the form of a reversible rectifier-inverter converter, a drive wheel drive containing an electric motor, a system control of modes, which implements the modes of movement, charging the energy storage, forced training discharge of the storage in the form of storage batteries with or without them, generating electricity for an external consumer, testing the traction-dynamic characteristics of the vehicle, characterized in that the vehicle drive system contains a four-phase asynchronous electric motor or Russian Parametric Electric Motor Yalovegi (RPEDYa) or an asynchronous electric motor included in a three-phase supply network with a six-phase single-layer stator and / or rotor winding coy, which is a composite composition of two parts in the form of two three-phase windings comparable in power, while one part of the composite winding is connected in a triangle, and the other part in a star, and the phases of the same name are shifted relative to each other by 30 el. hail and the induction vector of each of the phases intersects the axis of the magnetic circuit, and / or an energy storage device in the form of supercapacity capacitors with a double electronic layer of the KDES type. ! 2. The vehicle drive system according to claim 1, characterized in that, as an electric generator contained therein, it contains a four-phase asynchronous sludge generator

Description

Полезная модель относится к приводам гибридных электротранспортных средств.The utility model relates to drives of hybrid electric vehicles.

Известен электропривод (RU 2222098), содержащий тяговый электродвигатель, якорная обмотка которого через регулятор напряжения подключена к тяговой аккумуляторной батарее. В этом электроприводе за счет введения зарядного реле и двухобмоточного дросселя использованы одни и те же элементы для питания электрооборудования и подзарядки автомобильной аккумуляторной батареи во время движения транспортного средства, а также обеспечения заряда тяговой аккумуляторной батареи во время стоянки. Однако, в таком приводе невозможна зарядка аккумулятора от промышленной сети и нельзя использовать систему привода для выработки электроэнергии для внешнего потребителя.A known electric drive (RU 2222098) containing a traction motor, the anchor winding of which is connected through a voltage regulator to the traction battery. In this electric drive, due to the introduction of a charging relay and a two-winding inductor, the same elements were used to power the electrical equipment and recharge the car battery while the vehicle was in motion, as well as to ensure the charge of the traction battery during parking. However, in such a drive, it is not possible to charge the battery from the industrial network and it is impossible to use the drive system to generate electricity for an external consumer.

Другой аналог (RU 2106266, B60L 11/02, 1993) содержит обычный трехфазный асинхронный электродвигатель, механически связанный с колесом транспортного средства, аккумулятор, преобразователь напряжения, включенный между аккумулятором и электродвигателем и выполненный с возможностью регулирования электрической мощности, подаваемой на электродвигатель и генератор, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания (ДВС), и схему управления для перезарядки аккумулятора. Однако, этот привод не позволяет осуществлять рекуперацию энергии в сеть и проверку функционирования привода, не прибегая к использованию специальных стендов.Another analogue (RU 2106266, B60L 11/02, 1993) comprises a conventional three-phase asynchronous electric motor mechanically coupled to a vehicle wheel, a battery, a voltage converter connected between the battery and the electric motor and configured to control the electric power supplied to the electric motor and generator, driven by an internal combustion engine (ICE), and a control circuit for recharging the battery. However, this drive does not allow energy recovery to the network and verification of the operation of the drive without resorting to the use of special stands.

Прототипом является система привода транспортного средства (RU 93051 U1, B60L 11/12; 2010), которая содержит ДВС, асинхронный трехфазный генератор (АГ), имеющий привод от ДВС, силовой преобразователь напряжения генератора (СПГ), накопитель энергии, состоящий из аккумуляторных батарей (АБ), бортовое зарядное устройство (ЗУ), выполненное в виде обратимого выпрямительно-инверторного преобразователя, трехфазный асинхронный электродвигатель (АД) привода ведущих колес, систему управления (СУ) режимами движения, зарядки АБ от промышленной электросети, принудительного тренировочного разряда АБ с рекуперацией энергии в сеть, генерации электроэнергии для внешнего потребителя, тестирования тягодинамических характеристик транспортного средства. Технический результат прототипа - расширение функциональных возможностей управления потоками энергии в транспортном средстве. Недостатками прототипа являются низкий уровень экологической чистоты и сложности эксплуатации АБ, недостаточная удельная мощность и невысокие энергетические характеристики электродвигателя.The prototype is a vehicle drive system (RU 93051 U1, B60L 11/12; 2010), which contains an internal combustion engine, an asynchronous three-phase generator (AG), which is driven by an internal combustion engine, a power generator voltage converter (LNG), an energy storage device consisting of storage batteries (AB), an on-board charger (charger) made in the form of a reversible rectifier-inverter converter, a three-phase asynchronous electric motor (AD) of the drive of the drive wheels, a control system (SU) of the driving modes, charging of the battery from an industrial power supply, itelnogo training discharge AB with energy recovery into the network, the electricity generation to the outside consumer test tyagodinamicheskih characteristics of the vehicle. The technical result of the prototype is the expansion of the functionality of energy flow control in a vehicle. The disadvantages of the prototype are the low level of environmental cleanliness and the difficulty of operating the battery, insufficient power density and low energy characteristics of the electric motor.

Известен ряд АД (RU 93019818 А, Н02К 3/28, 1995; RU 93019814 А; RU 93019495 А; RU 93019474; RU 93019473 A; RU 2046515 C1, H02K 17/06, 1995; RU 94035347 A1, H02K 17/12,1996), в которых осуществлено подавление высших гармоник в основном за счет применения обмотки электродвигателя, выполненной составной и внахлест в виде композиции из двух трехфазных обмоток, соединенных, соответственно, в треугольник и звезду. Например, нечетные по кольцу фазные первичные обмотки соединены в звезду и группами подключены к трехфазной сети, а четные - в треугольники и тоже подключены к этой сети, при этом начала одноименных фаз обеих обмоток смещают в пространстве относительно друг друга на 30 эл. град. и вектор индукции каждой из фаз пересекает ось магнитопровода. По сравнению с общеизвестным трехфазным АД, в котором статорная обмотка выполнена в виде секций из множества витков изолированного медного провода, соединенных в разные группы, которые соединены в звезду или треугольник, известный четырехфазный АД и указанные выше АД, включая Русский Параметрический Электродвигатель Яловеги (РПЭДЯ), обладают рядом преимуществ (http://kopen.narod.ru/) и отличаются, прежде всего, большей удельной мощностью и повышенными энергетическими характеристиками, что позволяет применить их в системе электропривода транспортных средств, в частности, без наличия коробки передач.A number of AD are known (RU 93019818 A, Н02К 3/28, 1995; RU 93019814 А; RU 93019495 А; RU 93019474; RU 93019473 A; RU 2046515 C1, H02K 17/06, 1995; RU 94035347 A1, H02K 17/12, 1996), in which the suppression of higher harmonics was carried out mainly due to the use of an electric motor winding, made integral and overlapping in the form of a composition of two three-phase windings connected, respectively, into a triangle and a star. For example, the odd phase primary windings are connected in a star and connected in groups to a three-phase network, and even ones in triangles and also connected to this network, while the beginning of the same phases of both windings are displaced in space relative to each other by 30 e. hail. and the induction vector of each phase intersects the axis of the magnetic circuit. Compared with the well-known three-phase HELL, in which the stator winding is made in sections of many turns of an insulated copper wire connected in different groups, which are connected in a star or triangle, the known four-phase HELL and the above mentioned HELL, including the Russian Parametric Electric Motor Yalovega (RPEDYA) have a number of advantages (http://kopen.narod.ru/) and differ, first of all, in higher specific power and increased energy characteristics, which allows them to be used in a conveyor electric drive tny means, in particular, without the presence of a gearbox.

Кроме того, известен экологически чистый накопитель энергии (НЭ) в виде сверхъемкого конденсатора с двойным электронным слоем типа КДЭС (RU 2196369, H01G 9/00, 2003).In addition, an environmentally friendly energy storage device (NE) is known in the form of an ultra-high capacitor with a double electronic layer of the KDES type (RU 2196369, H01G 9/00, 2003).

Основным техническим результатом полезной модели является экологическая чистота и повышенные удельная мощность и энергетические характеристики электродвигателя.The main technical result of the utility model is environmental cleanliness and increased specific power and energy characteristics of the electric motor.

Достигается это тем, что система привода транспортного средства содержит ДВС, электрогенератор, имеющий привод от ДВС, СПГ, накопитель энергии (НЭ) состоящий из АБ или экологически чистых сверхъемких конденсаторов с двойным электронным слоем типа КДЭС, ЗУ, выполненное в виде обратимого выпрямительно-инверторного преобразователя, привод ведущих колес в виде четырехфазного АД или РПЭДЯ или включаемого в трехфазную питающую сеть АД с шестифазной однослойной обмоткой статора и/или ротора, систему управления (СУ) режимами, осуществляющую режимы движения, зарядки НЭ от электросети, принудительного тренировочного разряда накопителя в виде аккумуляторных батарей или без нее, генерации электроэнергии для внешнего потребителя, тестирования тягодинамических характеристик транспортного средства. Как и в прототипе, наличие в системе привода ЗУ, выполненного в виде обратимого выпрямительно-инверторного преобразователя, в полезной модели обеспечивает возможность расширенного использования различных режимов работы привода и управления потоками энергии.This is achieved by the fact that the vehicle’s drive system contains an internal combustion engine, an electric generator driven by an internal combustion engine, LNG, an energy storage device (NE) consisting of a battery or environmentally friendly ultra-high capacitors with a double electronic layer such as KDES, a charger made in the form of a reversible rectifier-inverter a converter, a drive of driving wheels in the form of a four-phase HELL or RPED or included in a three-phase supply network of HELL with a six-phase single-layer winding of the stator and / or rotor, a control system (SU) of the modes modes of movement, charging NE from the mains, forced training discharge of the drive in the form of batteries or without it, generating electricity for an external consumer, testing the vehicle's dynamic characteristics. As in the prototype, the presence in the drive system of the charger, made in the form of a reversible rectifier-inverter converter, in a utility model provides the possibility of expanded use of various operating modes of the drive and control energy flows.

Блок-схема одного из вариантов системы привода транспортного средства аналогична блок-схеме прототипа и представлена на фиг.1. Выходной вал ДВС соединен с валом генератора, а выходной вал тягового электродвигателя - с ведущими колесами через коробку передач или без нее. ДВС является источником энергии для асинхронного генератора (АГ). Между генератором и АД привода колес расположены силовой преобразователь генератора (СПГ), накопитель энергии (НЭ), образованный АБ или КДЭС, и силовой тяговый инвертор (СТИ). Последний обеспечивает питание АД привода ведущих колес. Пунктиром на блок-схеме обозначены другие возможные варианты полезной модели, например, привода на ведущие колеса типа «мотор-колесо» (МК) или наличие коробки переключения передач (КПП) между АД и ведущими колесами.The block diagram of one of the variants of the vehicle drive system is similar to the block diagram of the prototype and is presented in figure 1. The output shaft of the internal combustion engine is connected to the generator shaft, and the output shaft of the traction motor is connected to the drive wheels through the gearbox or without it. ICE is an energy source for an asynchronous generator (AG). Between the generator and the wheel drive AM are located the generator’s power converter (LNG), an energy storage device (NE) formed by AB or CDES, and a power traction inverter (STI). The latter provides power to the drive wheel drive HELL. The dashed line in the flowchart indicates other possible variants of the utility model, for example, a drive to drive wheels of the "motor-wheel" (MK) type or the presence of a gearbox (gearbox) between the AD and the drive wheels.

Система привода транспортного средства работает следующим образом:The vehicle drive system operates as follows:

При движении, когда первичным источником энергии является ДВС, переменное напряжение с выхода АГ преобразуется в СПГ в стабилизированное постоянное напряжение, которое с СПГ преобразуется в переменное трех- или четырехфазное и подается на АД. При этом НЭ аккумулирует избытки вырабатываемой АГ электроэнергии, получает энергию рекуперации при торможении, обеспечивает пиковые нагрузки на колесах. В этом режиме система позволяет стабилизировать режим работы ДВС для максимальной топливной эффективности и обеспечивает экологическую чистоту за счет минимизации выбросов отработанных газов в атмосферу. В режиме накопления энергии напряжение от внешней электросети преобразуется в бортовом ЗУ и происходит заряд НЭ.When driving, when the internal combustion engine is the primary energy source, the alternating voltage from the AG output is converted into LNG into a stabilized constant voltage, which is converted from the LNG into an alternating three- or four-phase voltage and supplied to the AD. In this case, the NE accumulates excess electricity generated by the AG, receives recovery energy during braking, and provides peak loads on wheels. In this mode, the system allows you to stabilize the internal combustion engine for maximum fuel efficiency and ensures environmental friendliness by minimizing exhaust emissions into the atmosphere. In the mode of energy storage, the voltage from the external power supply is converted into an on-board memory and a charge of NE occurs.

В режиме «автономной электростанции» первичным источником энергии выступает как ДВС, так и НЭ. При этом бортовое ЗУ работает как инвертор и на клеммах переменного тока получается переменное напряжение того или иного промышленного стандарта.In the "autonomous power plant" mode, the primary source of energy is both ICE and NE. In this case, the on-board charger acts as an inverter and at the AC terminals, an alternating voltage of one or another industrial standard is obtained.

При подключении к внешней электросети на стоянке возможен режим передачи мощности от пары ДВС-АГ через преобразователь генератора и далее через выпрямительно-инверторный преобразователь ЗУ во внешнюю сеть. Это позволяет тестировать характеристики пары ДВС-АГ.When connected to an external power supply in the parking lot, it is possible to transfer power from a DVS-AG pair through a generator converter and then through a charger rectifier-inverter to an external network. This allows you to test the characteristics of the ICE-AG pair.

При установке ведущих колес транспортного средства на вращающиеся барабаны испытательного стенда и подключении к внешней электросети возможен режим передачи мощности от сети на двигатель и колеса. Возможен также обратный поток мощности через указанные преобразователи. Такой режим тестирования тягодинамических характеристик транспортного средства подробно описан в прототипе. Возможен также режим тренировочного разряда АБ (при их наличии) с рекуперацией энергии в сеть.When installing the vehicle’s drive wheels on the rotating drums of the test bench and connected to an external power supply, power transmission from the network to the engine and wheels is possible. A reverse power flow through said converters is also possible. This mode of testing the drag characteristics of the vehicle is described in detail in the prototype. A training discharge of the battery is also possible (if available) with energy recovery to the network.

Таким образом, полезная модель в техническом и функциональном отношении приобрела новые качества и расширенный диапазон использования с указанным выше техническим результатом, например, в гибридном автомобиле.Thus, the utility model has technically and functionally acquired new qualities and an expanded range of use with the above technical result, for example, in a hybrid car.

Claims (2)

1. Система привода транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, имеющий привод от двигателя внутреннего сгорания, силовой преобразователь напряжения генератора, накопитель энергии, бортовое зарядное устройство, выполненное в виде обратимого выпрямительно-инверторного преобразователя, привод ведущих колес, содержащий электродвигатель, систему управления режимами, осуществляющую режимы движения, зарядки накопителя электроэнергии, принудительного тренировочного разряда накопителя в виде аккумуляторных батарей при их наличии или без нее, генерации электроэнергии для внешнего потребителя, тестирования тягодинамических характеристик транспортного средства, отличающаяся тем, что система привода транспортного средства содержит четырехфазный асинхронный электродвигатель или Русский Параметрический Электродвигатель Яловеги (РПЭДЯ) или включаемый в трехфазную питающую сеть асинхронный электродвигатель с шестифазной однослойной статорной и/или роторной обмоткой, представляющей из себя составную композицию из двух частей в виде сравнимых по мощности двух трехфазных обмоток, при этом одна часть составной обмотки соединена в треугольник, а другая часть - в звезду, причем одноименные фазы смещены относительно друг друга на 30 эл. град и вектор индукции каждой из фаз пересекает ось магнитопровода, и/или накопитель энергии в виде сверхъемких конденсаторов с двойным электронным слоем типа КДЭС.1. A vehicle drive system comprising an internal combustion engine, an electric generator driven by an internal combustion engine, a power generator voltage converter, an energy storage device, an on-board charger made in the form of a reversible rectifier-inverter converter, drive wheels containing an electric motor, a system control modes, carrying out modes of movement, charging the energy storage device, forced training discharge of the storage device in the form of battery batteries with or without it, generating electricity for an external consumer, testing the vehicle’s dynamic characteristics, characterized in that the vehicle’s drive system contains a four-phase asynchronous electric motor or Russian Parametric Yalovega electric motor (RPED) or an asynchronous electric motor included in the three-phase power supply six-phase single-layer stator and / or rotor winding, which is a composite composition of two parts in a ide of comparable power of two three-phase windings, while one part of the composite winding is connected in a triangle, and the other part is in a star, and the phases of the same name are shifted relative to each other by 30 el. the hail and induction vector of each phase crosses the axis of the magnetic circuit, and / or energy storage in the form of ultra-high capacitors with a double electron layer of the KDES type. 2. Система привода транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что в качестве содержащегося в ней электрогенератора она содержит четырехфазный асинхронный генератор или асинхронный генератор с шестифазной однослойной обмоткой статора и/или ротора, аналогичной обмотке электродвигателя.

2. The vehicle drive system according to claim 1, characterized in that, as the electric generator contained therein, it comprises a four-phase asynchronous generator or an asynchronous generator with a six-phase single-layer winding of the stator and / or rotor similar to an electric motor winding.