ЭНЕРГОУСТАНОВКА ПРИЦЕПНОГО СОСТАВА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к автомобилям с гибридными установками и накопителями энергии.
Известна энергетическая установка транспортного средства, состоящая из двигателя внутреннего сгорания, обгонной муфты, двух муфт сцепления на валу, дифференциального конического редуктора, двух супермаховиков, имеющих магнитный подвес, магнитно-электрического генератора, электрохимических аккумуляторов, двигателя постоянного тока (мотор-генератор) и пульта управления, при этом дифференциал привода на колеса не соединен с двигателем внутреннего сгорания, что не препятствует работе супермаховиков и двигателя постоянного тока (патент Ru №95438, МПК H02N 11/00, опубл. 27.06.2010).
Так же известна комбинированная энергетическая установка транспортного средства, содержащая вал привода ведущей оси ТС, тепловой двигатель, первую и вторую обратимые электрические машины, выполнены равнозначными по характеристикам (мощности и выполняемым функциям), установленные в направлении ведущей оси последовательно друг за другом вдоль общей оси, которая лежит на оси вала привода, с возможностью подключения к этому валу, при котором соединение теплового двигателя и первой электрической машины выполнено с возможностью размыкания, а также исполнительный механизм варьирования, предназначенный для обеспечения требуемого по условиям движения транспортного средства варианта подключения двигателей к валу привода, представляющий собой комбинацию двух соединенных узлов, первый из которых размещен между тепловым двигателем и первой электрической машиной, а второй - между первой и второй электрическими машинами, при этом соединение каждого из двигателей с валом привода выполнено с возможностью индивидуального подключения своим выходным валом напрямую с обеспечением постоянного (неизменяемого) соотношения их частот вращения, причем соединение второй электрической машины с валом привода выполнено постоянным (патент Ru №2424919, МПК B60K 6/42, B60W 10/00, опубл. 27.07.2011).
Наиболее близким устройством такого же назначения к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков и взятым за прототип является гибридная (комбинированная) энергоустановка (КЭУ) транспортного средства (ТС), включающая в себя механически связанный с ведущими колесами ТС тяговый электродвигатель, подключенный к буферному накопителю энергии (БНЭ) с возможностью потребления его энергии в процессе движения ТС и рекуперации энергии в процессе торможения ТС, первичный источник электрической энергии для зарядки БНЭ, представляющий собой двигатель-генераторную установку с системой подготовки топлива, и систему управления КЭУ, тяговый электродвигатель представляет собой обратимую асинхронную электромашину частотного управления с короткозамкнутым ротором, подключенную к БНЭ через преобразователь напряжения (инвертор), первичный источник электрической энергии, обеспечивающий зарядку БНЭ, представляет собой двигатель-генераторную установку, состоящую из двигателя внутреннего сгорания (ДВС), использующего в качестве топлива синтез-газ, и приводимого им электрогенератора (ЭГ), система подготовки топлива представляет собой термокаталитический реактор, в котором за счет энергии отработавших газов произвольное углеводородное топливо преобразуется в синтез-газ, параметры подачи топлива в термокаталитический реактор устанавливаются с учетом режимов работы ДВС бортовой системой хранения и подачи топлива (СХиПТ), первичный источник энергии электрически соединен с БНЭ через преобразователь напряжения (инвертор), преобразующий вырабатываемую первичным источником электрическую энергию до параметров, необходимых для зарядки БНЭ, при этом система управления КЭУ включает в себя индивидуальные для каждого из инверторов, БНЭ, ЭГ, ДВС и СХиПТ системы управления и контроля (СУиК), информацию с которых обрабатывает система автоматического управления и контроля верхнего уровня (САУ и КВУ), получающая управляющие сигналы от органов управления ТС (ОУ), в зависимости от которых на основании информации с индивидуальных СУиК система САУ и КВУ управляет индивидуальными СУиК, координируя работу всех элементов КЭУ (патент Ru №2424919, МПК B60K 6/42, B60W 10/00, опубл. 27.07.2011).
Известные решения в большинстве случаев имеют недостаточную энергоэффективность системы.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение энергоэффективности системы за счет комбинированного использования накопителей энергии.
Поставленная задача достигается тем, что энергоустановка прицепного состава транспортного средства, содержащая механически связанный с ведущими колесами прицепного состава транспортного средства тяговый электродвигатель, подключенный к буферному накопителю энергии с возможностью потребления его энергии в процессе движения и рекуперации энергии в процессе торможения прицепного состава транспортного средства, и представляющий собой обратимую электромашину частотного управления, подключенную к буферному накопителю энергии через преобразователь напряжения (инвертор), систему автоматического управления, включающую в себя индивидуальные для каждого из инверторов буферный накопитель энергии, электродвигатель, системы управления и контроля верхнего уровня, информацию с которых обрабатывает система автоматического управления и контроля верхнего, дополнительно содержит динамический накопитель энергии, приводимый и передающий накапливаемую кинетическую энергию через электродвигатель, управляемый своим инвертером.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что энергоустановка прицепного состава транспортного средства дополнительно содержит динамический накопитель энергии, приводимый и передающий накапливаемую кинетическую энергию через электродвигатель, управляемый своим инвертером, позволяет повысить энергоэффективность системы.
Заявляемое техническое решение поясняется изображениями:
фиг. 1 - Энергетическая установка транспортного средства, вид общий.
Энергоустановка 1 прицепного состава 2 транспортного средства содержит механически связанный с ведущими колесами 3 прицепного состава 2 транспортного средства тяговый электродвигатель 4, систему 5 автоматического управления и контроля верхнего уровня, динамический накопитель 6 энергии.
Электродвигатель 4, подключенный к буферному накопителю 7 энергии с возможностью потребления его энергии в процессе движения и рекуперации энергии в процессе торможения прицепного состава 2 транспортного средства, и представляет собой обратимую электромашину частотного управления, подключенную к буферному накопителю 7 энергии через преобразователь 8 напряжения (инвертор).
Система автоматического управления включает в себя индивидуальные для каждого из инверторов 8 и 9 буферный накопитель энергии 7, электродвигатель 4 и 10, системы 11 и 12 управления и контроля, информацию с которых обрабатывает система 5 автоматического управления и контроля верхнего уровня.
Динамический накопитель 6 энергии, приводимый и передающий накапливаемую кинетическую энергию через электродвигатель 10, управляется своим инвертером 9.
Устройство работает следующим образом. При начале движения транспортного средства в зависимости от уровня энергии в оцениваемой системе 5 автоматического управления и контроля верхнего уровня и системы 11 и 12 управления и контроля, связанной с электродвигателем 10 и инвертором 8, энергоустановка 1 прицепного состава 2 транспортного средства может работать вхолостую, либо используя накопленные резервы энергии, через электродвигатель 4 и карданный вал приводить в движение ведущие колеса 3, тем самым оказывать помощь в целом транспортному средству в страгивании с места или разгоне, при этом предварительно в системе 11 управления и контроля, связанной с электродвигателем 4 и инвертером 8 происходит активация режима «двигатель» для электродвигателя 4.
При движении транспортного средства с необходимостью замедления и/или удержании транспортного средства с определенной скоростью на уклонах дороги, происходит рекуперация энергии, а именно имеющаяся кинетическая энергия транспортного средства преобразуется и поступает в накопители энергии. Предварительно через систему 5 автоматического управления и контроля верхнего уровня происходит активация режима «генератор» для электродвигателя 4. Ведущие колеса 3 через карданный вал передают кинетическую энергию, которая превращается в электродвигателе 4 в электрическую. Проходя преобразователь 8, энергия может аккумулироваться в БНЭ 7, либо проходя через преобразователь 9 и направляясь в электродвигатель 10, активированный в режиме «двигатель» через связанную с ним систему 12 управления и контроля, превращаясь в кинетическую и, накапливаясь в динамическом накопителе 6 энергии. При максимально возможном уровне аккумулировании энергии движения транспортного средства, выделяемая транспортным средством и, превращенная в электрическую, энергия может быть направлена системой 5 автоматического управления и контроля верхнего уровня на управляемую охлаждаемую нагрузку в виде мощного реостата (не показано).
Накопленная электрическая энергия из накопителей может быть использована в бортовой сети транспортного средства для различных целей, например, для запуска теплового двигателя автомобиля-тягача в зимних условиях, при создании определенных условий увеличенных потерь в электродвигателе 4 в режиме «двигатель» при принудительном вращении со стороны ведущих колес 3.
Связь системы 5 автоматического управления и контроля верхнего уровня с электронным блоком 13 управления автомобиля, получающего сигналы от антиблокировочной и антипробуксовочной систем тягача 14, позволяет расширить эксплуатационную функциональность прицепного состава 2 транспортного средства, в том числе и увеличить безопасность эксплуатации транспортного средства, а также сократить его эксплуатационные затраты, в том числе и расход топлива.
Заявляемое техническое решение позволяет комбинированное использование накопителей энергии, что положительно влияет на показатель энергоэффективности системы.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.