Електрична тягова система електромобіля

Електрична тягова система електромобіля, що складається з послідовно сполучених зарядного пристрою, акумуляторної батареї і електродвигуна, а також суперконденсатора, яка відрізняється тим, що система додатково містить 3 регулювання і стабілізації підключений до нез'єднаних виводів мотор-генератора і конденсатора. Недоліками прототипу є підвищена небезпека під час руху, викликана недостатньою ефективністю гальмування рекуперативними генераторами, а також низька ефективність застосування рекуперації на низьких швидкостях, викликана нелінійною залежністю ефективності рекуперації від швидкості руху. Крім того, стрибки струму при зміні навантаження електромобіля, які виникають при старті, переїзді перешкод знижують ресурс батареї. Технічною задачею винаходу є зниження пікового навантаження на акумуляторну батарею та подовження терміну її служби, за рахунок введення в схему нових елементів. Ця задача вирішена таким чином. В електричній тяговій системі електромобіля, що складається з послідовно сполучених зарядного пристрою, акумуляторної батареї і електродвигуна, а також суперконденсатора, згідно запропонованому технічному рішенню система додатково містить мікроконтролер, два аналогово-цифрових перетворювача, два ключа та широтно-імпульсний модулятор, причому другий вихід акумуляторної батареї сполучений з входом другого ключа, вихід електродвигуна приєднаний до входу першого аналогово-цифрового перетворювача, виходи обох аналогово-цифрових перетворювачів підключені до входів мікроконтролера, один з виходів якого сполучений з першим ключем, а другий - з широтно-імпульсним модулятором, вихід якого підключений до другого ключа, вихід якого сполучений із входом суперконденсатора, один із виходів якого йде на другий аналогово-цифровий перетворювач, а другий - на другий вхід першого ключа, вихід якого підключений до електродвигуна. Електромобіль споживає у момент старту, прискорення і подолання перешкод струм, що перевищує у декілька разів струм при їзді з постійною швидкістю. Це викликає необхідність установки акумуляторної батареї з граничним струмом, який у декілька разів повинен перевищувати струм, що використовується на більшій частині шляху, що приводить до значного збільшення вартості, маси електромобіля і зниженню КПД. В іншому разі акумуляторна батарея експлуатується в граничних режимах, що призводить до швидкого її зносу. Запропонована електрична тягова система електромобіля оснащена суперконденсатором, який заряджається від акумуляторної батареї через регулятор струму, виконаний на основі широтно-імпульсного модулятора та ключа. Суперконденсатор є сучасним функціональним аналогом конденсаторів (Vivekchand S.R.C.Graphene-based electrochemical supercapacitors/S.R.С Vivekchand, Chandra Sekhar Rout, K.S.Subrahmanyam, A. Govindaraj, C.N.R. Rao // J.Chem.Sci., Vol.120, No.1, January2008, pp.9-13), які використовуються в прототипі та аналогах пристрою. На відміну від прототипу, було вирішено відмовитися від використання рекуперативного гальмування, оскільки в умовах невеликих швидкостей і плавних зупинок, які характерні для їзди по місту, рекуперація неефективна, тому суперконденсатор одержує енергію тільки від 61461 4 акумуляторної батареї. Сумарний струм - зарядки суперконденсатора і споживаного електродвигуном - не перевищує максимально допустимого значення для оптимального режиму роботи акумуляторної батареї завдяки мікроконтролерному керуванню широтно-імпульсним модулятором. У момент максимального навантаження, який визначається мікроконтролером за падінням напруги на двигуні постійного струму, суперконденсатор розряджається на електродвигун, зменшуючи стрибок струму, споживаного електродвигуном від акумуляторної батареї. На відміну від аналогів, суперконденсатор виконаний у вигляді одного або декількох блоків послідовно-паралельно з'єднаних суперконденсаторів меншої ємності і напруги, встановлених всередині на нижній частині кузова, що підвищує механічний захист суперконденсаторів і виключає можливість виділення всієї енергії при пошкодженні одного з них. Аналогічним чином виконана і розміщена акумуляторна батарея з метою зниження пожежонебезпечності і рівномірного розподілу маси на шасі. На кресленні наведена блок-схема запропонованого пристрою /див.Фіг/. Електрична тягова система електромобіля містить зарядний пристрій 1, вихід якого пов'язаний із входом акумуляторної батареї 2, перший вихід якої сполучений з електродвигуном 3, а другий - з ключем 9. Вихід електродвигуна 3 сполучений із входом аналогово-цифрового перетворювача 4, вихід якого підключений до входу мікроконтролера 5. Перший вихід мікроконтролера 5 сполучений із ключем 7, а другий - із широтно-імпульсним модулятором 8, вихід якого сполучений з ключем 9. Вихід ключа 9 сполучений із входом суперконденсатора 10, один із виходів якого сполучений із входом аналогово-цифрового перетворювача 6, підключеного виходом до входу мікроконтролера 5, а інший вихід суперконденсатора 9 підключений до ключа 7, вихід якого сполучений з електродвигуном 3. Використання інтегрованих в мікроконтролер аналогово-цифрових перетворювачів і широтно-імпульсного модулятора замість зовнішніх дозволяє знизити собівартість пристрою. Пристрій працює наступним чином. Зарядний пристрій 1 заряджає акумуляторну батарею 2 на стоянці електротранспорту. В цей час суперконденсатор також заряджається імпульсами струму, що подаються на нього через ключ 9, керований широтно-імпульсним модулятором 8. Шпаруватість імпульсів визначається мікроконтролером 5 за програмою залежно від двох величин: напруги на суперконденсаторі 10, що вимірюється аналоговоцифровим перетворювачем 6 і напруги на електродвигуні 3, що вимірюється аналогово-цифровим перетворювачем 4. У момент старту електричного транспортного засобу або різкого збільшення навантаження в процесі їзди виникає падіння напруги на електродвигуні 3, яке реєструється мікроконтролером шляхом періодичного аналізу даних з аналогово-цифрового перетворювача 4, після чого мікроконтролер через ключ 7 під'єднує суперконденсатор 10 до електродвигуна 3. Внаслідок цього відбувається швидка віддача енергії суперконденсатора 10 електродвигуну 3, завдяки чому мінімі 5 61461 зується стрибок споживаної електродвигуном 3 потужності від акумуляторної батареї 2, що призводить до подовження терміну її служби. Після закінчення піку навантаження відбувається заряджання суперконденсатора 10 від акумуляторної батареї 2 через ключ 9, керований мікроконтроле Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 ром 5, за допомогою широтно-імпульсного модулятора 8, для забезпечення оптимального струмового режиму роботи акумуляторної батареї 2. Таким чином, було отримано зниження пікового навантаження на акумуляторну батарею і продовження терміну її служби. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601