RU74107U1 - ELECTRIC DRIVE WHEELS OF A CAR - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании гибридных автомобилей и электромобилей. Устройство содержит источник электроэнергии 1, предназначенный для зарядки аккумуляторной батареи 2, которая через разделительный диод 3 подключена к блоку молекулярных конденсаторов 4, присоединенному параллельно входу управляемого преобразователя напряжения 5. Регулирование скорости вращения осуществляется путем изменения выходного напряжения преобразователя 5, который обеспечивает передачу электроэнергии на приводной двигатель 6 с понижающим коэффициентом преобразования напряжения и рекуперацию электроэнергии с приводного двигателя 6 при его торможении с повышающим коэффициентом преобразования напряжения. При торможении передача энергии от аккумулятора 2 к двигателю 6 прекращается и двигатель переходит в режим генератора, при этом на колеса передается тормозящий момент, пропорциональный току, отдаваемому генератором 6, а преобразователь 5 функционирует в режиме повышения напряжения от двигателя - генератора 6. При дальнейшем движении подача энергии на преобразователь 5 осуществляется от блока молекулярных конденсаторов 4, причем этот процесс будет длиться до момента равенства напряжений на аккумуляторе и блоке конденсаторов 4, после чего питание электропривода реализуется от аккумуляторной батареи. В устройстве можно использовать обычные аккумуляторные батареи, которые работают при относительно стабильном напряжении, что повышает надежность их работы, при этом появилась возможность рекуперации не менее 70% энергии торможения, что значительно повышает КПThe utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in the design of hybrid cars and electric vehicles. The device contains an electric power source 1 intended for charging a battery 2, which is connected through a diode 3 to a block of molecular capacitors 4 connected in parallel with the input of a controlled voltage converter 5. The rotation speed is controlled by changing the output voltage of the converter 5, which provides electric power to the drive motor 6 with a voltage conversion factor and energy recovery from the drive STUDIO 6 when braking a step-up voltage transformation ratio. When braking, the energy transfer from the battery 2 to the engine 6 stops and the engine goes into generator mode, while the braking torque is proportional to the current supplied by the generator 6, and the converter 5 operates in a mode of increasing voltage from the engine - generator 6. During further movement energy is supplied to the converter 5 from the block of molecular capacitors 4, and this process will continue until the voltage is equal on the battery and the block of capacitors 4, after which tanie actuator is implemented by a rechargeable battery. The device can use conventional batteries that operate at a relatively stable voltage, which increases the reliability of their work, while it is possible to recover at least 70% of the braking energy, which significantly increases the efficiency

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании гибридных автомобилей и электромобилей.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in the design of hybrid cars and electric vehicles.

Известны гибридные автомобили на топливных элементах, содержащие аккумуляторную батарею, присоединенную через управляемый преобразователь к приводному двигателю колес (1). В устройстве предусмотрена организация цепей для использования энергии торможения колес. Однако установка имеет недостаточную энергетическую эффективность. Это объясняется тем, что при рекуперационном торможении генерируемое напряжение падает, а накопленный заряд в батарее растет, в результате чего по мере выравнивания потенциалов батареи и генератора темп зарядки батареи замедляется, а затем и вовсе прекращается.Hybrid fuel cell cars are known comprising a battery connected via a controlled converter to a wheel drive motor (1). The device provides for the organization of circuits for using the energy of braking of the wheels. However, the installation has insufficient energy efficiency. This is due to the fact that during regenerative braking, the generated voltage drops, and the accumulated charge in the battery increases, as a result of which, as the potentials of the battery and the generator equalize, the battery charging rate slows down, and then completely stops.

Наиболее близким к полезной модели устройством является электропривод колес автомобиля (2), содержащий аккумуляторную батарею, которая подключена к приводному двигателю через управляемый преобразователь напряжения. Для повышения эффективности гибридной силовой установки и улучшения ее энергетических характеристик управляемый преобразователь выполнен с возможностью передачи электроэнергии на приводной двигатель с понижающим коэффициентом преобразования напряжения, а рекуперацию электроэнергии с приводного двигателя при его торможении - с повышающим коэффициентом преобразования напряжения. В известном устройстве роль накопительного элемента, «принимающего» энергию рекуперации, выполняет аккумуляторная батарея. Однако батарея не способна за короткое время процесса рекуперации принять соответствующую порцию энергии, а при резком увеличении напряжения может просто выйти из строя, результатом чего является снижение надежности и КПД.The device closest to the utility model is an electric wheel drive of a car (2), which contains a battery, which is connected to the drive motor through a controlled voltage converter. To increase the efficiency of the hybrid power plant and improve its energy characteristics, the controlled converter is capable of transmitting electricity to the drive motor with a decreasing voltage conversion coefficient, and the recovery of electricity from the drive motor when braking it with a raising voltage conversion coefficient. In the known device, the role of the storage element, "receiving" energy recovery, performs the battery. However, the battery is not able to take the appropriate portion of energy in a short time of the recovery process, and with a sharp increase in voltage it can simply fail, resulting in a decrease in reliability and efficiency.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании изобретения, является повышение КПД и надежности устройства.The technical result that can be achieved by using the invention is to increase the efficiency and reliability of the device.

Технический результат достигается за счет того, что в электроприводе колес автомобиля, содержащем источник электроэнергии, предназначенный для зарядки аккумуляторной батареи, которая присоединена к приводному двигателю колес через управляемый преобразователь напряжения, обеспечивающий передачу электроэнергии на приводной двигатель с понижающим коэффициентом преобразования напряжения и рекуперацию электроэнергии с приводного двигателя при его торможении с повышающим The technical result is achieved due to the fact that in an electric wheel drive of a car containing an electric power source intended for charging a storage battery, which is connected to a wheel drive motor through a controlled voltage converter, providing electric power transmission to the electric drive motor with a decreasing voltage conversion coefficient and energy recovery from the electric drive engine when braking with increasing

коэффициентом преобразования напряжения (2), параллельно входу управляемого преобразователя напряжения подключен блок накопительных элементов, присоединенный к аккумуляторной батарее через диод, включенный в прямом направлении относительно направления передачи электроэнергии на приводной двигатель, причем блок накопительных элементов может быть выполнен в виде молекулярных конденсаторов.a voltage conversion coefficient (2), a storage unit connected to the battery through a diode connected in the forward direction relative to the direction of electric power transmission to the drive motor is connected parallel to the input of the controlled voltage converter, the storage unit can be made in the form of molecular capacitors.

На чертеже представлена конструктивная схема электропривода колес автомобиля.The drawing shows a structural diagram of an electric wheel of a car.

Устройство содержит источник электроэнергии 1, предназначенный для зарядки аккумуляторной батареи 2. Источник электроэнергии 1 может быть выполнен на топливных элементах, паре «двигатель внутреннего сгорания - генератор» или в виде автономного блока питания, подсоединяемого на время к аккумуляторной батарее 2. Аккумуляторная батарея 2 через разделительный диод 3 подключена к блоку накопительных элементов 4, которые могут быть выполнены в виде молекулярных конденсаторов. Блок накопительных элементов 4 подключен параллельно входу управляемого преобразователя напряжения 5, обеспечивающего передачу электроэнергии на приводной двигатель 6 с понижающим коэффициентом преобразования напряжения и рекуперацию электроэнергии с приводного двигателя 6 при его торможении с повышающим коэффициентом преобразования напряжения (функцией понижения напряжения при движении автомобиля и повышения напряжения при рекуперационном торможении).The device contains an electric power source 1 intended for charging the battery 2. The electric power source 1 can be made on fuel cells, a pair of “internal combustion engine - generator” or in the form of an autonomous power supply connected temporarily to the battery 2. Battery 2 through a separation diode 3 is connected to a block of storage elements 4, which can be made in the form of molecular capacitors. The block of storage elements 4 is connected in parallel with the input of the controlled voltage converter 5, which provides electric power transmission to the drive motor 6 with a decreasing voltage conversion coefficient and energy recovery from the drive motor 6 when braking with an increasing voltage conversion coefficient (a function of lowering voltage when the car is moving and raising voltage when regenerative braking).

Преобразователь постоянного напряжения может быть выполнен по любой из известных схем, см., например, B.C.Моин « Стабилизированные транзисторные преобразователи» М., Энергоатомиздат, 1986 г.The DC-voltage converter can be made according to any of the known schemes, see, for example, B.C. Moin "Stabilized transistor converters" M., Energoatomizdat, 1986

Приводной двигатель может быть выполнен по схеме электрической машины постоянного тока или переменного тока с преобразователем постоянного тока в переменный. Двигатель может приводить колеса во вращение непосредственно либо через редуктор.The drive motor can be made according to the circuit of an electric machine of direct current or alternating current with a converter of direct current to alternating current. The engine can drive the wheels directly or through a gearbox.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

От источника электроэнергии 1, размещенного на автомобиле либо вне его, заряжается аккумуляторная батарея 2. Одновременно через разделительный диод 3 энергия поступает в блок молекулярных конденсаторов 4, при этом напряжение на аккумуляторе U₂ примерно равно напряжению на конденсаторах 4.The battery 2 is charged from the electric power source 1 located on the car or outside it. At the same time, energy is supplied through the diode 3 to the block of molecular capacitors 4, while the voltage on the battery U _{2 is} approximately equal to the voltage on the capacitors 4.

При включении преобразователя 5 электроэнергия поступает на приводной двигатель 6, и колеса 7 автомобиля начинают движение. Регулирование скорости вращения осуществляется путем изменения выходного напряжения преобразователя 5.When you turn on the Converter 5, the electric power is supplied to the drive motor 6, and the wheels 7 of the car begin to move. The speed control is carried out by changing the output voltage of the Converter 5.

При торможении передача энергии от аккумулятора 2 к двигателю 6 с помощью преобразователя 5 прекращается (путем подачи на его блок управления внешнего сигнала) и двигатель переходит в режим генератора, при этом на колеса передается тормозящий момент, пропорциональный току, отдаваемому генератором 6. Преобразователь 5 функционирует в режиме повышения напряжения от двигателя - генератора 6, которое поступает в накопительный блок 4, причем, если напряжение на нем увеличится, например, в два раза, то запасенная им энергия W увеличится в четыре раза. Напряжение на блоке конденсаторов U₄ возрастает, превышая напряжение на аккумуляторной батарее 2. После того, как основная энергия движения автомобиля поступила в блок 4 конденсаторов, могут включаться тормозные колодки.When braking, the energy transfer from the battery 2 to the engine 6 with the help of the converter 5 is stopped (by applying an external signal to its control unit) and the engine goes into generator mode, while the braking torque is transmitted to the wheels, proportional to the current given by the generator 6. Converter 5 operates in the mode of increasing voltage from the engine - generator 6, which enters the storage unit 4, moreover, if the voltage on it increases, for example, twice, then the energy stored by it W will increase four times but. The voltage at the block of capacitors U ₄ increases, exceeding the voltage at the battery 2. After the main energy of the vehicle’s movement has entered the block 4 of capacitors, the brake pads can be activated.

При дальнейшем движении подача энергии на преобразователь 5 осуществляется от блока молекулярных конденсаторов 4, причем этот процесс будет длиться до момента достижения равенства напряжений на аккумуляторе (U₂) и блоке конденсаторов (U₄), которое фиксируется разделительным диодом 3, после чего питание электропривода реализуется от аккумуляторной батареи.With further movement, energy is supplied to the converter 5 from the block of molecular capacitors 4, and this process will continue until the voltage equality on the battery (U ₂ ) and the block of capacitors (U ₄ ) is reached, which is fixed by a diode 3, after which the drive is powered from the battery.

Далее процессы повторяются.Next, the processes are repeated.

В электроприводе можно использовать обычные аккумуляторные батареи, которые работают без токовых перегрузок при относительно стабильном напряжении, что повышает надежность их работы.In the drive, you can use conventional batteries that operate without current overloads with a relatively stable voltage, which increases the reliability of their work.

Устройство позволяет рекуперировать не менее 70% энергии торможения, что значительно повышает КПД силовой установки.The device allows you to recover at least 70% of braking energy, which significantly increases the efficiency of the power plant.

Высокий КПД и надежность данного устройства позволяют ему быть наиболее предпочтительным при проектировании гибридных автомобилей и электромобилей.High efficiency and reliability of this device allow it to be most preferable when designing hybrid cars and electric vehicles.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:Sources of information taken into account when compiling the description:

Ж.«Автомир» №1, 2007 г., с.9.J. "Autoworld" No. 1, 2007, p.9.

Ж.«Автомир» №48, 2007 г., с.8.J. "Autoworld" No. 48, 2007, p.8.

Claims (2)

1. Электропривод колес автомобиля, содержащий источник электроэнергии, предназначенный для зарядки аккумуляторной батареи, которая присоединена к приводному двигателю колес через управляемый преобразователь напряжения, обеспечивающий передачу электроэнергии на приводной двигатель с понижающим коэффициентом преобразования напряжения и рекуперацию электроэнергии с приводного двигателя при его торможении с повышающим коэффициентом преобразования напряжения, отличающийся тем, что параллельно входу управляемого преобразователя напряжения подключен блок накопительных элементов, присоединенный к аккумуляторной батарее через диод, включенный в прямом направлении относительно направления передачи электроэнергии на приводной двигатель.1. The electric drive of the wheels of the car, containing a source of electricity, designed to charge the battery, which is connected to the drive motor of the wheels through a controlled voltage converter, providing power to the drive motor with a decreasing voltage conversion coefficient and recovery of electricity from the drive motor when braking with a raising coefficient voltage conversion, characterized in that parallel to the input of the controlled converter The voltage is connected to the block of storage elements connected to the battery through a diode connected in the forward direction relative to the direction of electric power transmission to the drive motor. 2. Электропривод автомобиля по п.1, отличающийся тем, что блок накопительных элементов выполнен в виде молекулярных конденсаторов.

2. Electric car according to claim 1, characterized in that the block of storage elements is made in the form of molecular capacitors.