SK8773Y1 - Connection of the traction transmission with the current cycloconverter and multiphase motors - Google Patents

Abstract

The connection of the traction transmission with the current cycloconverter and multiphase motors consists of an internal combustion engine (1), an electric generator (2), a smoothing filter (3), a current-powered cyclic converter (4), a left multiphase electromotor (5), a right multiphase electromotor (6), compensating converter (7), battery (8) and control system (9). The connection of the traction transmission with the current cycloconverter and multiphase motors belongs to the group of drives for hybrid electric vehicles and is characterized in that the motors are connected in series and powered from one current cycloconverter. The connection has two power sources. The main source is an electric generator powered by an internal combustion engine. The second source is a battery-compensated converter which also serves as an auxiliary source.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Predmetom technického riešenia je zapojenie trakčného prenosu s prúdovým cyklokonvertorom a viacfázovými motormi. Technické riešenie sa týka problematiky hybridných elektrických vozidiel (HEV), teda oblasti automobilovej techniky, elektrotechniky a výkonovej elektroniky.The subject of the technical solution is the connection of traction transmission with a current cycloconverter and multiphase motors. The technical solution concerns the issue of hybrid electric vehicles (HEV), ie the field of automotive technology, electrical engineering and power electronics.

Doterajší stav technikyPrior art

Súčasným trendom je znižovanie emisií výfukových plynov, znižovanie spotreby paliva a zvyšovanie dojazdu. Čoraz viac sa do popredia dostávajú hybridné pohonné systémy alebo čisto elektrické pohonné systémy.The current trend is to reduce exhaust emissions, reduce fuel consumption and increase mileage. Hybrid propulsion systems or purely electric propulsion systems are gaining more and more prominence.

Hybridné elektrické vozidlá pracujú principiálne buď so sériovým, alebo paralelným prenosom trakčného výkonu. Pri paralelnom HEV spaľovací motor aj elektromotor pracujú súčasne (paralelne), výkony sa sčítavajú v mechanickej transmisii hnacej nápravy. Väčšina HEVvšak využíva sériový prenos výkonu a napäťový napájači systém na báze elektrického meničového prenosu s usmerňovačom, jednosmerným medzi obvodom a napäťovými stricdačnii s jedným centrálnym elektromotorom a mechanickým diferenciálnym prevodom Táto elektrická časť prenosu je napájaná z generátora poháňaného spaľovacím motorom Generátor slúži súčasne aj ako štartovací elektromotor pre spaľovací motor. Pri HEV s jedným trakčným motorom musí byť použitý mechanický diferenciál, pri použití elektronického diferenciálu (použité dva trakčné motory) musia byť použité zase dva samostatné meniče. Tieto spôsoby realizácie ale výrazne znižujú účinnosť systému. V prípade aplikácií s prúdovými meničmi sa na dosiahnutie rozdielnych otáčok musia použiť dva samostatné prúdové meniče s nezávislou reguláciou, čo zväčšuje rozmery, hmotnosť a cenu.Hybrid electric vehicles work in principle with either serial or parallel transmission of traction power. In the case of a parallel HEV, the internal combustion engine and the electric motor work simultaneously (in parallel), the powers are added up in the mechanical transmission of the drive axle. However, most HEVs use serial power transmission and voltage supply system based on electric converter transmission with rectifier, unidirectional between circuit and voltage substation with one central electric motor and mechanical differential transmission. for internal combustion engine. In the case of HEVs with one traction motor, a mechanical differential must be used, in the case of an electronic differential (two traction motors used), two separate converters must be used. However, these implementation methods significantly reduce the efficiency of the system. In the case of applications with current converters, two separate current converters with independent regulation must be used to achieve different speeds, which increases the dimensions, weight and cost.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojenie trakčného prenosu s prúdovým cyklokonvertorom a viacfázovými motormi. Technické riešenie sa skladá z troch častí.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the connection of the traction transmission with the current cycloconverter and the multiphase motors. The technical solution consists of three parts.

Prvú časť tvorí spaľovací motor, ktorý poháňa elektrický generátor a vytvárajú tak nezávislú napájaciu sieť, ktorá zásobuje energiou zvyšnú časť hybridného elektrického vozidla. K tejto napájacej sieti je paralelne pripojený aj kompenzačný menič, ktorý plní dvefúnkcie.The first part consists of an internal combustion engine that drives an electric generator and thus creates an independent power supply network that supplies energy to the rest of the hybrid electric vehicle. A compensation converter is also connected in parallel to this supply network, which performs two functions.

V prípade potreby do tejto siete dodáva energiu z batérie alebo v prípade prebytku energ ie v tejto napájacej sieti ju akumuluje do batérie. Hlavnou činnosťou kompenzačného meniča je kompenzácia nežiaducich zložiek v tejto napájacej sieti tak, aby bol generátor namáhaný len činným výkonom, a teda pracoval optimálne.If necessary, it supplies energy from the battery to this network or, in the event of excess energy in this supply network, accumulates it in the battery. The main activity of the compensation converter is the compensation of unwanted components in this supply network so that the generator is stressed only by the active power and thus works optimally.

Druhá časť je tvorená prúdovo napájaným cyklokonvertorom, ktorý z napájacej siete vytvára požadované napätia pre sériovo zapojené viacfázové elektromotory - ľavý a pravý. Použité trakčné elektromotory musia byť viac ako trojfázové. Optimálne parametre je možné dosiahnuť použitím 5-fázových motorov. Sériovým zapojením motorov sa dosiahne taký stav, že aj pri rozdielnych rýchlostiach motorov (napríklad počas jazdy v zákrute), a teda aj rozdielnom sklze a zaťažení, sa napätia na motoroch správne prerozdelia aj bez potreby zásahu do riadenia meničov. Vprípade rekuperácie (brzdenie vozidla, jazda z kopca) môže prúdovo napájaný cyklokonvertor energiu z trakčných elektromotorov dodávať späť do napájacej siete a následne ju prostredníctvom kompenzačného meniča akumuluje v batérii alebo je ňoubrzdený (odľahčovaný) spaľovací motor.The second part consists of a current - powered cycloconverter, which generates the required voltages from the supply network for series - connected multiphase electric motors - left and right. The traction electric motors used must be more than three-phase. Optimal parameters can be achieved using 5-phase motors. By connecting the motors in series, the situation is such that even at different motor speeds (for example during cornering), and thus also different slip and loads, the voltages on the motors are correctly redistributed without the need for intervention in the drive control. In the case of recuperation (vehicle braking, driving downhill), the current-powered cycling converter can supply energy from the traction electric motors back to the supply network and then accumulates it in the battery via a compensation converter or the internal combustion engine is unbraked.

Posledná časť je tvorená riadiacim systémom, ktorého úlohou je snímať parametre elektrického generátora, ľavého a pravého viacfázového elektromotora, kompenzačného meniča a batérie a na základe požiadaviek riadiť spaľovací motor, prúdovo napájaný cyklokonvertor, a kompenzačný menič.The last part consists of a control system, whose task is to read the parameters of the electric generator, left and right multiphase electric motor, compensating converter and battery and, based on requirements, control the internal combustion engine, current-powered cycloconverter, and compensating converter.

Zapojenie trakčného prenosu s prúdovým cyklokonvertorom a viacfázovými motormi prináša mnohé výhody, napríklad:The connection of traction transmission with a current cycloconverter and multiphase motors brings many advantages, for example:

- implementovaný elektronický diferenciál - absencia mechanického diferenciálu zvyšuje účinnosť prenosu mechanickej energie a znižuje možnosť výšky tu mechanických porúch,- implemented electronic differential - the absence of a mechanical differential increases the efficiency of mechanical energy transfer and reduces the possibility of the height of mechanical failures,

- priamy prenos striedavej elektrickej energie bez jej zmeny na jednosmernú v usmerňovači, čo taktiež zvyšuje účinnosť celého systému,- direct transmission of alternating electricity without changing it to unidirectional in the rectifier, which also increases the efficiency of the whole system,

- paralelná prevádzka elektrického generátora a batérie umožňuje systému pracovať v rôznych samostatných prevádzkových režimoch,- the parallel operation of the electric generator and the battery allows the system to operate in different separate operating modes,

- sériové zapojenie viacfázových motorov - nutnosť použitia iba jedného priameho meniča.- series connection of multiphase motors - need to use only one direct converter.

S K 8773 Υ1S K 8773 Υ1

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of figures in the drawings

Na obr. 1 je uvedená bloková schéma zapojenia trakčného prenosu s prúdovýmcyklokonvertoroma viacfázovými motormi.In FIG. 1 is a block diagram of a traction transmission circuit with current cycloconverters and multiphase motors.

Príklady uskutočneniaExamples of embodiments

Zapojenie trakčného prenosu s prúdovým cyklokonvertorom a viacfázovými motormi, podľa obr. 1, sa skladá zo spaľovacieho motora 1 a elektrického generátora 2, ktoré sú cez hriadele pružne spojené. Elektrický generátor 2 vytvára nezávislú napájaciu sieť, z ktorej je cez vyhladzovací filter 3 primáme napájaný prúdovo napájaný cyklokonvertor 4. Do tejto siete je pripojený aj kompenzačný menič 7, ktorého režim činnosti závisí od aktuálneho stavu celého systému. Prúdovo napájaný cyklokonvertor 4 vytvára napätie pre sériovo zapojený ľavý viacfázový elektromotor 5 a pravý viacfázový elektromotor 6. Kompenzačný menič 7, podľa režimu činnosti, je buď napájaný z batérie 8, alebo batériu 8 dobíja. O správnu činnosť celého systému sa stará riadiaci obvod 9, ktorý sníma údaje z elektrického generátora 2, ľavého viacfázového elektromotora 5, pravého viacfázového elektromotora 6, kompenzačného meniča 7 a batérie 8 a na základe požiadaviek riadi spaľovacímotor 1, prúdovo napájaný cyklokonvertor 4 a kompenzačný menič 7.Connection of traction transmission with current cycloconverter and multiphase motors, according to fig. 1, consists of an internal combustion engine 1 and an electric generator 2, which are resiliently connected via shafts. The electric generator 2 forms an independent supply network, from which the current-supplied cycloconverter 4 is primarily supplied via the smoothing filter 3. A compensation converter 7 is also connected to this network, the mode of operation of which depends on the current state of the whole system. The current-supplied cycloconverter 4 generates a voltage for the series-connected left multiphase electric motor 5 and the right multiphase electric motor 6. The compensation converter 7, depending on the mode of operation, is either powered by the battery 8 or recharges the battery 8. The correct operation of the whole system is taken care of by the control circuit 9, which reads data from the electric generator 2, left multiphase electric motor 5, right multiphase electric motor 6, compensating converter 7 and battery 8 and controls combustion engine 1, current-powered cycloconverter 4 and compensating converter 7th

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Zapojenie trakčného prenosu s prúdovým cyklokonvertorom a viacfázovými motormi je možné použiť vo všetkých elektrický ch vozidlách - elektromobiloch HEV - (hybridné elektrické vozidlo), BEV - (batériové elektrické vozidlo), FCHEV - (fuel celí hybrid electric vehicle). Uvedené zapojenie je možné použiť aj v diesel-elektrických lokomotívach, e-nákladných automobiloch, manipulačných strojoch atď.The connection of traction transmission with current cycloconverter and multiphase motors can be used in all electric vehicles - electric vehicles HEV - (hybrid electric vehicle), BEV - (battery electric vehicle), FCHEV - (fuel cell hybrid electric vehicle). This connection can also be used in diesel-electric locomotives, e-trucks, handling machines, etc.

S K 8773 Υ1S K 8773 Υ1

Zoznam vzťahových značiekList of reference marks

- spaľovací motor- Combustion engine

- elektrický generátor- electric generator

3 - vyhladzovací filter3 - smoothing filter

- prúdovo napájaný cyklokonvertor- current-powered cycloconverter

- ľavý viacfázový elektromotor- left multiphase electric motor

- pravý viacfázový elektromotor- real multiphase electric motor

- kompenzačný menič- compensation converter

8 - batéria8 - battery

- riadiaci systém- control system

Claims (3)

NÁROKY NA OCHRANUCLAIMS FOR PROTECTION 1. Zapojenie trakčného prenosu s prúdovým cyklokonvertorom a viacfázovými motormi pozostávajúce zo spaľovacieho motora (1), elektrického generátora (2), vyhladzovacieho filtra (3), prúdovo napájaného cyklokonvertora (4), ľavého viacfázového elektromotora (5), pravého viacfázového elektromotora (6), kompenzačného meniča (7), batérie (8) a riadiaceho systému (9), vyznačujúce sa tým, že hriadeľ spaľovacieho motora (1) je pružne spojený s hriadeľom elektrického generátora (2), ďalej že vyhladzovací filter (3) a kompenzačný menič (7) sú pomocou silových vodičov paralelne pripojené k elektrickému generátora (2), pričom kompenzačný menič (7) je pomocou silových vodičov spojený s batériou (8), ďalej že vyhladzovací filter (3) je pomocou silových vodičov pripojený k prúdovo napájanému cyklokonvertoru (4), ku ktorého výstupu sú pomocou silových vodičov do série zapojené ľavý viacfázový elektromotor (5) a pravý viacfázový elektromotor (6), pričom riadiaci systém (9) je pomocou signálových vodičov pripojený k spaľovaciemu motoru (1), prúdovo napájanému cyklokonvertoru (4) a kompenzačnému meniču (7), pričom k riadiacemu systému (9) sú pomocou signálových vodičov pripojené elektrický generátor (2), ľavý viacfázový elektromotor (5), pravý viacfázový elektromotor (6) a batéria (8).Traction transmission connection with current cycloconverter and multiphase motors consisting of internal combustion engine (1), electric generator (2), smoothing filter (3), current-fed cycloconverter (4), left multiphase electric motor (5), right multiphase electric motor (6) ), a compensating converter (7), a battery (8) and a control system (9), characterized in that the shaft of the internal combustion engine (1) is resiliently connected to the shaft of the electric generator (2), further the smoothing filter (3) and the compensating the converter (7) is connected in parallel to the electric generator (2) by means of power wires, the compensating converter (7) being connected to the battery (8) by means of power wires, further that the smoothing filter (3) is connected to the current-supplied cycloconverter (4), to the output of which the left multiphase electric motor (5) and the right multiphase electric motor (6) are connected in series by means of power conductors, the control system (9) being connected by means of signal conductors. connected to an internal combustion engine (1), a current-powered cycloconverter (4) and a compensation converter (7), an electric generator (2), a left multiphase electric motor (5), a right multiphase electric motor ( 6) and battery (8). 2. Zapojenie trakčného prenosu s prúdovým cyklokonvertorom a viacfázovými motormi podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že počet viacfázových elektromotorov je minimálne dva.Traction transmission connection with current cycloconverter and multiphase motors according to Claim 1, characterized in that the number of multiphase electric motors is at least two. 3. Zapojenie trakčného prenosu s prúdovým cyklokonvertorom a viacfázovými motormi podľa nárokov 1 a 2, vyznačujúce sa tým, že použité viacfázové elektromotory sú viac ako trojfázové.Traction transmission connection with current cycloconverter and multiphase motors according to claims 1 and 2, characterized in that the multiphase electric motors used are more than three-phase.