СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПРИВОДА КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании гибридных автомобилей и электромобилей.
Известны гибридные автомобили на топливных элементах, содержащие приводной электрический узел, работающий при подаче электроэнергии в режиме электродвигателя, а при торможении - в режиме электрогенератора с рекуперацией электроэнергии в источник. Рекуперация электроэнергии осуществляется с помощью создания принудительного момента вращения ротора электрической машины (при ее работе в режиме генератора), способствующего передаче энергии в накопитель-аккумулятор (1). 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.
Наиболее близким к полезной модели устройством является система электропривода колес автомобиля (2), содержащая 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 при торможении - с повышающим коэффициентом преобразования напряжения. Известное устройство (2) энергетически эффективнее установки (1) за счет увеличения доли рекуперируемой энергии, однако ее величина недостаточна для обеспечения высокого КПД системы. Это объясняется тем, что основная часть энергии рассеивается в тормозных колодках, подключаемых сразу при нажатии тормозной педали, в то время, как канал рекуперации вводится только при превышении напряжения на выходе преобразователя напряжения накопителя.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании изобретения, является повышение КПД устройства.
Технический результат достигается за счет того, что в системе электропривода колес транспортного средства, содержащей приводной электрический узел, работающий при подаче на него электроэнергии в режиме электродвигателя, а при торможении - в режиме электрогенератора с рекуперацией электроэнергии в источник, реализуемой с помощью
управляемого преобразователя напряжения, блок управления которого соединен с выходом первого датчика углового перемещения тормозной педали, расположенного в начальном секторе ее рабочего хода, в финишном секторе которого размещен второй датчик углового перемещения, выход которого соединен с блоком управления тормозными колодками, причем оба датчика углового перемещения тормозной педали соединены друг с другом с возможностью последовательного воздействия сначала только на блок управления управляемого преобразователя, а затем дополнительно и на блок тормозных колодок.
На фиг.1 представлена конструктивная схема системы электропривода колес транспортного средства.
На фиг.2 представлена конструктивная схема соединения тормозной педали с блоками управления управляемого преобразователя и тормозными колодками.
Система электропривода колес транспортного средства (фиг.1, фиг.2) содержит приводной электрический узел 1, работающий при подаче электроэнергии в режиме электродвигателя, а при торможении - в режиме электрогенератора с рекуперацией электроэнергии в источник, например, аккумуляторную батарею. Рекуперация энергии при торможении осуществляется с помощью управляемого преобразователя напряжения 2, блок управления 3 которого соединен с выходом первого датчика 4 углового перемещения тормозной педали 5, расположенного в начальном секторе ее рабочего хода. В финишном секторе рабочего хода тормозной педали 5 размещен второй датчик 6 ее углового перемещения, выход которого соединен с блоком управления 7 тормозными колодками 8. Оба датчика соединены друг с другом с возможностью последовательного воздействия сначала только на блок управления 3 управляемого преобразователя (канал рекуперации энергии), а затем дополнительно и на блок управления 7 тормозными колодками (механический канал торможения). Токовые цепи датчиков 4 и 6 подсоединены к дополнительному источнику питания 9.
Управляемый преобразователь напряжения 2 обеспечивает передачу электроэнергии на приводной двигатель 1 с понижающим коэффициентом преобразования напряжения и рекуперацию электроэнергии с приводного двигателя 1 при его торможении с повышающим коэффициентом преобразования напряжения (функцией понижения напряжения при движении автомобиля и повышения напряжения при рекуперационном торможении).
Управляемый преобразователь напряжения может быть выполнен по любой из известных схем, см. например, B.C.Моин « Стабилизированные транзисторные преобразователи» М., ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1986 г.
Приводной электрический узел может быть выполнен в виде электрической машины постоянного тока или переменного тока. Двигатель может приводить колеса во вращение непосредственно либо через редуктор.
Датчики 4 и 6 углового перемещения тормозной педали 5 могут быть выполнены в виде потенциометров, перемещающийся движок каждого из
которых соединен с тормозной педалью (фиг.2), либо по любой другой схеме преобразования углового перемещения в электрический сигнал, в том числе, и с гальванической развязкой входных и выходных цепей.
Устройство работает следующим образом.
При включении преобразователя 2 электроэнергия поступает на приводной электрический узел, работающий в режиме электродвигателя 1, и колеса автомобиля начинают движение. Регулирование скорости вращения осуществляется путем изменения выходного напряжения преобразователя 2. Когда педаль тормоза 5 не нажата, сигналы с датчиков 4 и 6 ее углового перемещения отсутствуют.
В начале торможения (нажатии педали 5 и перемещении в «начальный» сектор ее рабочего хода) от первого датчика 4 в блок управления преобразователем 2 поступает сигнал, переводящий электродвигатель в генераторный режим. При этом передача энергии от аккумулятора к двигателю 1 с помощью преобразователя 2 прекращается, а на колеса передается тормозящий момент, пропорциональный току, отдаваемому генератором. В накопитель начинает поступать электроэнергия по каналу рекуперации, причем преобразователь 5 функционирует в режиме повышения напряжения от двигателя - генератора 1. По мере нажатия педали 5 сигнал с датчика 4 увеличивается и, следовательно, усиливается рекуперационное торможение. В этом положении тормозной педали сигнал с датчика 6 отсутствует и торможения колодками не происходит.
При перемещении тормозной педали 5 в «финишный» сектор ее рабочего хода датчик 6 формирует выходной сигнал, поступающий на блок управления 7 тормозными колодками 8, обеспечивая их функционирование до полной остановки колес. В данном режиме происходит одновременное воздействие выходных сигналов с датчиков 4 и 6 на оба канала торможения и процесс рекуперации энергии не прекращается.
Благодаря введению последовательного воздействия тормозной педали на рекуперационный и механический каналы торможения устройства позволяет большую часть энергии вернуть в накопитель (источник питания), что значительно повышает КПД силовой установки.
Высокий КПД данного устройства позволяет ему быть наиболее предпочтительным при проектировании гибридных автомобилей и электромобилей.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания: www. toyota.co.ip.
Ж. «АвтоМир» №48, 2007 г., с. 8.