Система електроживлення гібридного електромобіля

Система електроживлення гібридного електромобіля, що має два силових джерела енергії, одне з яких - електрохімічний генератор з високою енергоємністю, а друге - буферна акумуляторна батарея з високою ЩІЛЬНІСТЮ енергії, що віддається та приймається, та інвертор, що перетворює енергію постійного струму в енергію трифазного змінного струму та живить тяговий асинхронний електродвигун, яка відрізняється тим, що буферна акумуляторна батарея підключена позитивним полюсом до позитивного входу інвертора через повністю керований ключовий елемент, що шунтується зворотним тиристором, анод якого з'єднано з загальною точкою ключового елементу, інвертора та катода розподільного діода, що підключає позитивний полюс електрохімічного генератора до інвертора, а негативні полюси двох силових джерел під'єднані до негативного входу інвертора Винахід відноситься до електротехніки, переважно може бути використаний в схемах електромобілів (ЕМ) та в тяговому електроприводі колісних машин з живленням від декількох автономних джерел енергії Відома система електроприводу [1], яка має тягову акумуляторну батарею (АБ) та інвертор, що перетворює енергію постійного струму АБ в енергію трифазного змінного струму при роботі приводу в режимі двигуна та енергію гальмування в енергію заряду АБ при роботі тягового двигуна в генераторному режимі Однак, наявність одного силового джерела енергії (АБ) зменшує ефективність роботи системи електроприводу, одна й та сама АБ використовується як при запуску привода, так і при усталеному режимі руху, що зменшує міжзарядний пробіг електромобіля Найбільш близьким технічним рішенням є система електроживлення електромобіля [2], яка містить дві АБ, інвертор, що живить тяговий асинхронний електродвигун трифазною змінною напругою, систему управління тяговим та рекуперативним режимами, а також системи контролю стану заряду обох АБ, регулювання струмів заряду та перерозподіл електроенергії між батареями При цьому одна з АБ забезпечує високу ЩІЛЬНІСТЬ енергії, що віддається, а інша забезпечує високу ЩІЛЬНІСТЬ енергії, що приймається при роботі тягового двигуна ЕМ в генераторному режимі, заряджаючи потім першу АБ при її розряді Однак, в цій системі відсутня можливість регулювання віддачі енергії інвертору від АБ Так батарея з високою ЩІЛЬНІСТЮ енергії, що приймається, має можливість без перешкод розряджатися на навантаження при роботі інвертора, що знижує и рівень зарядженості, та, ВІДПОВІДНО, КІЛЬКІСТЬ енергії, що віддається в першу батарею При цьому може виникнути такий режим роботи, коли АБ з високою ЩІЛЬНІСТЮ енергії, що приймається виявиться повністю розрядженою, тому що величина енергії рекуперативного гальмування може виявитися недостатньою для відновлення її ємності В цьому випадку порушується штатний режим роботи такої системи електроживлення Тому в дану систему вводять додатковий генератор з приводом від двигуна внутрішнього згоряння, що забезпечує підзаряд обох АБ Однак це призводить до збільшення масогабаритних показників системи електроживлення та зниження и надійності Слід також зазначити, що розглянута система не дозволяє в якості другого джерела живлення застосувати електрохімічний генератор або паливний елемент з високою енергоємністю, тому що ці джерела мають, як правило, невелику СО ^ о (О 60493 ЩІЛЬНІСТЬ енергії, що віддається, і не можуть бути заряджені рекуперативним струмом Таким чином перераховані вище недоліки зменшують ККД систем електроживлення, надійність її роботи та міжзарядний пробіг ЕМ Задачею винаходу є створення такої системи електроживлення гібридного електромобіля, в якій застосування електрохімічного генератора з високою енергоємністю, підключеного до трифазного інвертора через розподільний діод, та буферної АБ з високою ЩІЛЬНІСТЮ енергії, підключеної до трифазного інвертора через ключовий елемент, що шунтується зворотнім тиристором, дозволяє підвищити ККД системи і надійність її робота та, як наслідок, збільшити міжзарядний пробіг електромобіля Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в системі електроживлення гібридного електромобіля, що має два силових джерела енергії, один з яких - електрохімічний генератор з високою енергоємністю, а другий - буферна АБ з високою ЩІЛЬНІСТЮ енергії, що віддається та приймається, та інвертор, що перетворює енергію постійного струму в енергію трифазного змінного струму та живить тяговий асинхронний електродвигун, буферна АБ підключена позитивним полюсом до позитивного входу інвертора через додатково введений повністю керований ключовий елемент, що шунтується зворотнім тиристором, анод якого з'єднано з загальною точкою ключового елементу, інвертора та катода розподільного діода, що підключає позитивний полюс електрохімічного генератора до інвертора, а негативні полюси двох силових джерел під'єднані до негативного входу інвертора Порівняльний аналіз відомих технічних рішень показує, що запропонований пристрій має підвищений ККД та надійність завдяки тому, що в схему введено додаткове джерело живлення з високою енергоємністю (електрохімічний генератор) та повністю керований ключовий елемент, який дозволяє обмежити довільний розряд буферної АБ Таким чином система електроживлення має більш високий запас енергії і дозволяє більш раціонально здійснити її витрату та перерозподіл під час руху, що в підсумку призводить до збільшення міжзарядного пробігу електромобіля На основі наведеного вище можна зробити висновок про те, що сукупність суттєвих ознак, наведених в формулі винаходу, є необхідною та достатньою для досягнення нового технічного результату, що забезпечується винаходом Електрохімічний генератор підключено до входу інвертора через розподільний діод, а буферну АБ - через повністю керований ключовий елемент, що шунтується зворотнім тиристором, а до виходу інвертора підключено асинхронний тяговий електродвигун На фігурі зображена функціональна схема системи електроживлення гібридного електромобіля Пристрій складається з інвертора 1, повністю керованого ключового елемента 2, зворотного тиристора 3, буферної АБ 4, електрохімічного генератора 5, розподільного діода 6, асинхронного двигуна 7 Пристрій працює таким чином Спочатку інвертор 1 не працює, повністю керований ключовий елемент 2 знаходиться в закритому стані, зворотній тиристор 3 також закритий, буферна АБ 4 та електрохімічний генератор 5 знаходяться в зарядженому стані В момент початку руху вмикаються інвертор 1 та повністю керований ключовий елемент 2 і на асинхронний електродвигун 7 подається живлення Через те, що рівень напруги буферної АБ 4 вибирається вище напруги електрохімічного генератора 5 розподільний діод 6 залишається в закритому стані і живлення інвертора 1 здійснюється лише від буферної батареї 4 до тих пір, поки пусковий струм не знизиться до значення, рівного номінальному розрядному струму електрохімічного генератора 5, після чого ключовий елемент 2 закривається, розподільний діод 6 при цьому відкривається і живлення інвертора 1 здійснюється тільки від електрохімічного генератора 5 до повної зупинки електромобіля Якщо в процесі руху електромобіля струм навантаження перевищить значення номінального струму розряду електрохімічного генератора 5 (рух з підвищеною швидкістю або на гору), тоді знову відкривається повністю керований ключовий елемент 2 і живлення інвертора 1 здійснюється від буферної АБ 4 При цьому в якості ключового елемента 2 може бути використаний або напівпровідниковий ключ або контактор Ці елементи включаються або виключаються в залежності від уставки струму, величина якої встановлюється виходячи з параметрів джерел живлення 4 та 5 Для здійснення режиму рекуперативного гальмування інвертор 1 перетворює енергію змінного струму тягового асинхронного електродвигуна 7, переведеного в генераторний режим, в енергію постійного струму При цьому відкривається зворотній тиристор 3 і відбувається заряд буферної АБ 4, причому в цьому режимі ключовий елемент 2 знаходиться у вимкненому стані, а розподільний діод 6 закритий, що перешкоджає проходженню рекуперативного струму через електрохімічний генератор 5 Зворотній тиристор З вимикається як при зниженні рекуперативного струму нижче струму утримання, так і при продовженні руху електромобіля після завершення гальмування Таким чином у порівнянні з прототипом, запропонований пристрій дозволяє здійснити більш повне керування потоками енергії від двох джерел живлення у всіх режимах руху ЕМ, а це, в свою чергу, дає можливість використовувати електрохімічні генератори з підвищеною енергоємністю, тому що живлення в найбільш навантажених режимах здійснюється тільки від буферної АБ з високою ЩІЛЬНІСТЮ енергії, що віддається та приймається Крім того, в даній системі забезпечується висока ефективність рекуперативного гальмування та заряду буферної АБ Все перераховане вище дозволяє отримати новий технічний результат - збільшити ККД і надійність роботи системи електроживлення гібридного електромобіля, що значно підвищує його міжзарядний пробіг та ефективність 60493 застосування Список літератури 6 1 Пат 5629603 США, МКИ В60І_11/18 Electric system of electric vehicle / Kmoshita Shigenon, FUJI Electric Co, Ltd - №170906, Опубл 13 5 97, Комп'ютерна верстка М Мацело 6 НКИ320/11 6 2 Пат 5883496 США, МПК H02J7/00 Electric vehicle power supply / Esaki Kenji, Nozaki Ко, Toyota Jidosha К К - №845345, Опубл 214 97, НПК320/132 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119