RU141524U1

RU141524U1 - ELECTRIC VEHICLE

Info

Publication number: RU141524U1
Application number: RU2013158200/11U
Authority: RU
Inventors: Олег Иванович Сидоренко; Владимир Александрович Подлипалин; Всеволод Георгиевич Губин; Светлана Владимировна Бузаджи; Наталия Андреевна Полулях; Константин Сергеевич Дистранов; Эдуард Евгеньевич Данилов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ")
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2014-06-10

Abstract

Электротранспортное средство, содержащее последовательно соединённые силовыми электрическими цепями тяговую литий-ионную аккумуляторную батарею, рекуператор энергии и по меньшей мере два реверсивных преобразователя, электрически связанные с приводными тяговыми электродвигателями, механически связанными с соответствующими ведущими колёсами транспортного средства или встроенными в них, в котором реверсивные преобразователи соединены с системой управления электротранспортным средством, подключенной к органу задания момента и скорости движения, к органу задания момента торможения, датчику угла поворота руля, переключателю выбора режима движения и рекуператору энергии, отличающееся тем, что тяговая литий-ионная аккумуляторная батарея снабжена развитой системой управления с функциями измерения температуры батареи, запоминания допустимых зарядных и разрядных токов батареи при разных температурах и вычисления её остаточного заряда, которая подключена с помощью цифрового информационного канала связи к системе управления электротранспортным средством.An electric vehicle containing a traction lithium-ion battery connected in series by power electric circuits, an energy recuperator and at least two reversing converters, electrically connected to or driven by traction electric motors of the vehicle, in which reversing converters connected to the control system of the electric vehicle connected to the body for setting the moment and speed driving speed, to the body for setting the braking torque, the steering angle sensor, the switch for selecting the driving mode and the energy recuperator, characterized in that the traction lithium-ion battery is equipped with an advanced control system with functions for measuring the battery temperature, storing the permissible charging and discharge currents of the battery when different temperatures and calculating its residual charge, which is connected using a digital information communication channel to the control system of an electric vehicle.

Description

Полезная модель относится к области транспортных средств, а именно: к колесным электротранспортным средствам.The utility model relates to the field of vehicles, namely: to wheeled electric vehicles.

Известно транспортное средство - экобус с гибридной тяговой установкой, содержащее ходовое шасси с ведущими колесами и тяговую энергетическую установку, включающую двигатель внутреннего сгорания, мотор-генератор, тяговые электродвигатели, связанные с ведущими колесами, тяговую аккумуляторную батарею, буферную конденсаторную батарею и блок управления [см. патент РФ на полезную модель №83033 от 07.07.2008, опубл. 20.05.2009 г.].A well-known vehicle is an ecobus with a hybrid traction unit, comprising a chassis with drive wheels and a traction power plant including an internal combustion engine, a motor generator, traction motors connected to the drive wheels, a traction battery, a buffer capacitor bank and a control unit [see . RF patent for utility model No. 83033 dated 07/07/2008, publ. May 20, 2009].

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности управления тяговыми электродвигателями с учетом текущего состояния тяговой аккумуляторной батареи.A disadvantage of the known device is the inability to control traction motors, taking into account the current state of the traction battery.

Известно также транспортное средство - электробус, содержащее ходовое шасси с ведущими колесами и тяговую энергетическую установку, включающую тяговую аккумуляторную батарею, тяговые электродвигатели, механически связанные с ведущими колесами, буферную конденсаторную батарею и блок управления [см. патент РФ на полезную модель №80403 от 07.07.2008, опубл. 10.02.2009 г.].Also known is a vehicle - an electric bus, containing a running chassis with drive wheels and a traction power plant, including a traction battery, traction motors mechanically coupled to the drive wheels, a buffer capacitor bank and a control unit [see RF patent for utility model No. 80403 dated 07/07/2008, publ. 02/10/2009].

Недостатком известного устройства также является отсутствие возможности управления тяговыми электродвигателями с учетом текущего состояния тяговой аккумуляторной батареи.A disadvantage of the known device is the lack of the ability to control traction motors taking into account the current state of the traction battery.

Наиболее близким по совокупности сходных существенных признаков к данной полезной модели является электротранспортное средство, содержащее последовательно соединенные электрическими силовыми цепями автономный источник питания, рекуператор энергии и два или четыре реверсивных преобразователя, электрически связанные с соответствующими приводными тяговыми электродвигателями, механически связанными с соответствующими ведущими колесами транспортного средства или встроенными в них, в котором реверсивные преобразователи соединены с системой управления электротранспортным средством, подключенной к органу задания момента и скорости движения, к органу задания момента торможения, датчику угла поворота руля, переключателю выбора режима движения и рекуператору энергии [см. патент на изобретение №2413635 от 19.11.2009, опубл. 10.03.2011 г.].The closest set of similar essential features to this utility model is an electric vehicle containing an autonomous power source connected in series with electric power circuits, an energy recuperator and two or four reversing converters, electrically connected to the corresponding drive traction motors, mechanically connected to the corresponding drive wheels of the vehicle or embedded in them, in which reversing converters are connected to a control system for an electric vehicle connected to a body for setting the moment and speed of movement, to a body for setting the moment of braking, a steering angle sensor, a switch for selecting a driving mode and an energy recuperator [see patent for the invention No. 2413635 of 11/19/2009, publ. 03/10/2011].

Недостатком известного устройства также является отсутствие возможности управления тяговыми электродвигателями с учетом текущего состояния автономного источника питания, что в случае использования в качестве автономного источника питания тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи может привести к ее преждевременному износу и старению из-за возможных токовых перегрузок при эксплуатации транспортного средства. Кроме того, неучет остаточного заряда батареи грозит тем, что транспортное средство может не доехать до конечного пункта маршрута.A disadvantage of the known device is the lack of the ability to control traction motors taking into account the current state of an autonomous power source, which, if a traction lithium-ion battery is used as an autonomous power source, can lead to its premature wear and aging due to possible current overloads during transport operation facilities. In addition, the neglect of the residual battery threatens that the vehicle may not reach the final destination of the route.

Перед заявленной полезной моделью была поставлена задача обеспечить возможность такого управления приводными тяговыми электродвигателями, при котором во всех режимах движения транспортного средства токи нагрузки и рекуперации тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи не превышают допустимые при данной температуре батареи и при котором водитель всегда имеет информацию об остаточном заряде батареи.The claimed utility model was tasked with making it possible to control drive traction motors in which the load and recovery currents of the traction lithium-ion battery do not exceed the permissible batteries at a given temperature in all vehicle modes and the driver always has information about the remaining charge batteries.

Поставленная задача решается тем, что предложено электротранспортное средство, содержащее последовательно соединенные силовыми электрическими цепями тяговую литий-ионную аккумуляторную батарею, рекуператор энергии и по меньшей мере два реверсивных преобразователя, электрически связанные с соответствующими приводными тяговыми электродвигателями, механически связанными с соответствующими ведущими колесами транспортного средства или встроенными в них, в котором реверсивные преобразователи соединены с системой управления электротранспортным средством, подключенной к органу задания момента и скорости движения, к органу задания момента торможения, датчику угла поворота руля, переключателю выбора режима движения и рекуператору энергии.The problem is solved in that an electric vehicle is proposed comprising a traction lithium-ion battery, an energy recuperator and at least two reversing converters electrically connected to respective drive traction motors mechanically coupled to respective drive wheels of the vehicle or connected in series with power circuits embedded in them, in which the reversing converters are connected to an electrical control system Tranfer means connected to the body of the torque and speed, to the torque reference body deceleration, steering angle sensor, motion mode selection switch, and the energy recuperator.

Новым в предложенном устройстве является то, что тяговая литий-ионная аккумуляторная батарея снабжена развитой системой управления с функциями измерения температуры накопителей батареи, запоминания допустимых зарядных и разрядных токов батареи при разных температурах и вычисления ее остаточного заряда, которая подключена с помощью цифрового информационного канала связи к системе управления электротранспортным средством.New in the proposed device is that the traction lithium-ion battery is equipped with an advanced control system with the functions of measuring the temperature of the battery, storing the permissible charging and discharge currents of the battery at different temperatures, and calculating its residual charge, which is connected via a digital information communication channel to electric vehicle control system.

Технический результат полезной модели заключается в сохранении ресурса и срока службы тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи, а также увеличении дальности пробега транспортным средством на одной зарядке.The technical result of the utility model is to preserve the resource and service life of the traction lithium-ion battery, as well as increasing the range of the vehicle on a single charge.

На чертеже (см. фиг.) представлена схема предлагаемого устройства.In the drawing (see Fig.) Presents a diagram of the proposed device.

Предлагаемое электротранспортное средство содержит последовательно соединенные силовыми электрическими цепями 1 тяговую литий-ионную аккумуляторную батарею 2, рекуператор энергии 3 и по меньшей мере два реверсивных преобразователя 4, электрически связанные с соответствующими приводными тяговыми электродвигателями 5, механически 6 связанными с соответствующими колесами 7 транспортного средства или встроенными в них, в котором реверсивные преобразователи 4 соединены с системой управления электротранспортным средством 8, подключенной к органу задания момента и скорости движения 9, к органу задания момента торможения 10, датчику угла поворота руля 11, переключателю выбора режима движения 12 и рекуператору энергии 3. Тяговая литий-ионная аккумуляторная батарея 2 снабжена развитой системой управления 13, подключенной с помощью цифрового информационного канала связи 14 к системе управления электротранспортным средством 8.The proposed electric vehicle comprises a traction lithium-ion battery 2 connected in series by power electric circuits 2, an energy recuperator 3, and at least two reversing converters 4, electrically connected to the corresponding drive traction motors 5, mechanically 6 connected to the corresponding wheels of the vehicle 7 or integrated in them, in which the reversing converters 4 are connected to the control system of the electric vehicle 8 connected the body for setting the moment and speed 9, the body for setting the moment of braking 10, the steering angle sensor 11, the switch for selecting the driving mode 12 and the energy recuperator 3. The traction lithium-ion battery 2 is equipped with an advanced control system 13 connected via a digital information channel communication 14 to the control system of the electric vehicle 8.

Рекуператор 3 - блок, содержащий накопители электроэнергии, например, суперконденсаторы (в чертеже не показаны), обеспечивающие прием энергии, вырабатываемой приводными тяговыми электродвигателями 5 при торможении (рекуперации), хранение и возврат энергии в силовую электрическую цепь 1 при разгоне и движении транспортного средства по команде системы управления электротранспортным средством 8.Recuperator 3 is a block containing electric energy storage devices, for example, supercapacitors (not shown in the drawing), which receive energy generated by drive traction motors 5 during braking (recovery), store and return energy to the power circuit 1 during acceleration and movement of the vehicle along electric vehicle control system team 8.

Реверсивные преобразователи 4 обеспечивают регулирование скорости и/или момента приводных тяговых электродвигателей 5 в соответствии с заданием системы управления электротранспортным средством 8. Преобразователи 4 обладают свойством обратимости: при работе электродвигателей 5 в тормозном (генераторном) режиме они осуществляют возврат энергии в питающую сеть.Reversible converters 4 provide speed and / or torque control of the drive traction electric motors 5 in accordance with the task of the electric vehicle control system 8. The converters 4 have the property of reversibility: when the electric motors 5 are in the braking (generator) mode, they return energy to the supply network.

Приводные электродвигатели 5 могут быть различного исполнения: постоянного или переменного тока, коллекторные или бесколлекторные. В частности, могут быть использованы обращенные синхронные трехфазные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов, встроенные в колеса (так называемые мотор-колеса).Drive electric motors 5 can be of various designs: direct or alternating current, collector or brushless. In particular, reversed three-phase synchronous motors with excitation from permanent magnets embedded in wheels (so-called motor wheels) can be used.

Система управления электротранспортным средством 8 ограничивает создаваемый электродвигателями 5 крутящий момент предельной величиной, зависящей от числа оборотов, с целью предотвращения их работы с токами, превышающими допустимые токи нагрузки и рекуперации для преобразователей 4 и накопителей тяговой аккумуляторной батареи 2. Известно, что устойчивая работа литий-ионных аккумуляторных батарей гарантируется только в определенном диапазоне температур, напряжений на каждом накопителе батареи и токов заряда-разряда. При этом срок службы таких батарей резко снижается при слишком больших величинах возможных при эксплуатации пиковых токов. Развитая система управления 13 тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи 2 помимо обеспечения безопасной эксплуатации батареи и выравнивания заряда накопителей выполняет функции измерения температуры батареи 2, запоминания ее допустимых зарядных и разрядных токов при разных температурах и вычисления остаточного заряда путем интегрирования по времени входных и выходных токов батареи.The control system of the electric vehicle 8 limits the torque generated by the electric motors 5 to a limiting value, depending on the number of revolutions, in order to prevent them from working with currents that exceed the allowable load and recovery currents for converters 4 and drives of the traction battery 2. It is known that the stable operation of lithium ion batteries is guaranteed only in a certain range of temperatures, voltages on each battery drive and charge-discharge currents. At the same time, the service life of such batteries decreases sharply when the peak currents possible during operation are too high. The developed control system 13 of a traction lithium-ion secondary battery 2, in addition to ensuring safe operation of the battery and equalizing the charge of the drives, performs the functions of measuring the temperature of battery 2, storing its permissible charging and discharge currents at different temperatures, and calculating the residual charge by integrating the input and output currents of the battery over time .

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Система управления электротранспортным средством 8 формирует сигналы задания скорости (момента) для реверсивных преобразователей 4 в зависимости от выбранного режима работы - передне, задне или полноприводное транспортное средство, и режима движения с переключателя выбора режима движения 12 (вперед, назад, стоп) с учетом положения руля от датчика угла поворота руля 11 и положения педали газа 9 или тормоза 10 для каждого приводного электродвигателя 5 в соответствии, например, с известными зависимостями (см. прототип), чем обеспечивается равномерная загрузка мотор-колес, а также антиблокировочные и антибуксировочные режимы.The control system of an electric vehicle 8 generates speed (moment) setting signals for reversing converters 4 depending on the selected operating mode — front, rear or all-wheel drive vehicle, and the driving mode from the drive mode selector switch 12 (forward, backward, stop) taking into account the position the steering wheel from the steering angle sensor 11 and the position of the gas pedal 9 or brake 10 for each drive electric motor 5 in accordance, for example, with known dependencies (see prototype), which ensures equal rnaya loading motor-wheels and anti-lock and antibuksirovochnye modes.

Электропривод на базе реверсивного преобразователя 4, электродвигателя 5, механической связи 6 и ведущего колеса 7 представляет собой замкнутую по скорости систему, для которой система управления электротранспортным средством 8 формирует разные задания скорости для разных колес, а электроприводы отрабатывают эти заданные значения. При этом токоограничение электроприводов установлено с учетом значений допустимых зарядно-разрядных токов тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи 2, информация о которых поступает из системы управления батареей 13 по цифровому информационному каналу связи 14 в систему управления электротранспортным средством 8. Таким образом не допускаются токовые перегрузки тяговой батареи 2 и обеспечивается сохранение ее ресурсов и срока службы. По информации об остаточном заряде тяговой батареи 2, также поступающей в блок 8 из блока 13 по каналу связи 14 (CAN, RS485), водитель транспортного средства может своевременно принять решение о переходе на экономичный режим движения с учетом расстояния до конечного пункта маршрута электротранспортного средства.An electric drive based on a reversing converter 4, an electric motor 5, a mechanical coupling 6 and a driving wheel 7 is a speed-locked system for which the electric vehicle control system 8 generates different speed tasks for different wheels, and the electric drives fulfill these setpoints. Moreover, the current limitation of electric drives is established taking into account the values of permissible charge-discharge currents of a traction lithium-ion battery 2, information about which comes from the battery control system 13 via a digital information communication channel 14 to the electric vehicle control system 8. Thus, current overloads of the traction are not allowed 2 batteries and ensures the conservation of its resources and service life. According to the information on the residual charge of the traction battery 2, also supplied to block 8 from block 13 via communication channel 14 (CAN, RS485), the driver of the vehicle can make a timely decision to switch to an economical driving mode, taking into account the distance to the final destination of the electric vehicle.

Claims

Электротранспортное средство, содержащее последовательно соединённые силовыми электрическими цепями тяговую литий-ионную аккумуляторную батарею, рекуператор энергии и по меньшей мере два реверсивных преобразователя, электрически связанные с приводными тяговыми электродвигателями, механически связанными с соответствующими ведущими колёсами транспортного средства или встроенными в них, в котором реверсивные преобразователи соединены с системой управления электротранспортным средством, подключенной к органу задания момента и скорости движения, к органу задания момента торможения, датчику угла поворота руля, переключателю выбора режима движения и рекуператору энергии, отличающееся тем, что тяговая литий-ионная аккумуляторная батарея снабжена развитой системой управления с функциями измерения температуры батареи, запоминания допустимых зарядных и разрядных токов батареи при разных температурах и вычисления её остаточного заряда, которая подключена с помощью цифрового информационного канала связи к системе управления электротранспортным средством.

An electric vehicle containing a traction lithium-ion battery connected in series by power electric circuits, an energy recuperator and at least two reversing converters, electrically connected to or driven by traction electric motors of the vehicle, in which reversing converters connected to the control system of the electric vehicle connected to the body for setting the moment and speed driving speed, to the body for setting the braking moment, the steering angle sensor, the switch for selecting the driving mode and the energy recuperator, characterized in that the traction lithium-ion battery is equipped with an advanced control system with functions for measuring the battery temperature, storing the permissible charging and discharge currents of the battery when different temperatures and calculating its residual charge, which is connected using a digital information communication channel to the control system of an electric vehicle.