Электропривод электромобиля

(31) 4426771, 48640/71, 46499/71 (33) ЯОпубликовано 30.05.76. Бюллетень Ме 20 Государственный комитет Совета Министров СССР ло делам изобретенийи открытий пония(088.8) ата опубликования описания 03.08(72) Авторы изобретения Иностранец Фукуо Сибата(Япония) Иностранная фирма аки Дзюкогио Кабусики Кайся(54 Изобретение относится к области электрических систем управления для привода электромобиля, колесо которого может приводиться в движение электродвигателем, получающим электрическое питание одновременно от группы электрических батарей и от электрического генератора, приводимого во вращение первичным двигателем, Подключение тягового электродвигателя к источнику питания, состоящему из группы электрических батарей, соединенных последовательно с генератором переменного тока, электрически соединенным своими выходными клеммами с двумя преобразователями, один из которых включен в последовательную цепь, образуемую группой электрических батарей и электродвигателем, а другой включен параллельно группе электрических батарей, обеспечивает беспрепятственное управление электродвигателем в широком диапазоне скоростей.В известных конструкциях электромобилей с комбинированным питанием тяговый электродвигатель получает питание одновременно от группы электрических батарей и от электрического генератора, приводимого во вращение первичным двигателем. Если привод генератора высокоскоростной, то предпочтение следует отдать применению генератора переменного тока. В таких известных конструкциях электромобилей с комбинированным питанием тяговый электродвигатель электрически соединен с источниками питания, состоящими из 5 группы электрических батарей, включенныхпараллельно генератору переменного тока.Известен электропривод электромобиля, содержащий тяговые электродвигатели, электрический генератор переменного тока, вра шаемый первичным двигателем, группу электрических батарей, соединенную с тяговыми электродвигателями и электрическим генератором, преобразователь, выполненный на управляемых электрических вентилях, на сторо не переменного тока соединенный с электрическим генератором и на стороне постоянного тока - с тяговыми электродвигателями и с группой электрических батарей, и другой преобразователь, на стороне переменного тока 20 соединенный с электрическим генератором ина стороне постоянного тока - с группой электрических батарей.Если в такой известной конструкции электромобиля с комбинированным питанием воз никает необходимость регулирования скорости двигателя постоянного тока в широких пределах, то между входными клеммами электродвигателя и выходными клеммами группыРгривод 55 щий ВО В 1 защснис колесо 1 эРектроио.бРРы, грушуэлсктри;сских оатарсй с вы.ходкыми клеммами б, э 5 екрически соединснными с ьходными клеммами 6 тягового элек тродвигателя 5 и выходными клеммами 3э;скгрического генератора 2, преобразователь 9, выполненный на управляемых вентилях, лсммы О которого на стороне переменного тока элект 1 ически сосдинщРы с ВыхОдными клеммами 3 генератора 2 переменного тока, а клеммы 11 ка сторонс постоянного тока элскгрнчсскк сосдинсны с входными (лсммами 6 тягового эгРскродвигасл 5 5 и с Выходными клсхРРРР 8 руины ( элсР(трических оатарсй, и другой преобразователь 12, клеммы котороО на сГОроне переменного тока электрически соединены с выходными клеммами генератора 2 переменного тока, а клеммы на стороне постоянного тока электрически соединены с выходными клеммами 8 группы 7 электрических батарей,Выходные клеммы 11 на стороне постоянного тока прсобразователя 9, выполненного на управляс(5 ых вскти;ях, электрически соединеоора у;ощи:Р последоватсльнуо цепьклемчРами 6 т 5 ГОВОГО элсктродвиГателя О ирупкойэлектрических батарей таким образом, что на клеммы 6 тягового электродвигателя 5 мокет быть подана сумма напряжения группы 7 электрических батарей и напряжения на выходных клеммах 11 стороны постоянного тока преобразователя 9, в результате чего тяГОВыи элсктродвиГатсль 5 получает питание от группы 7 электрических батарей и от генератора 2 переменного тока, Вращаемого первичным двигателем 4.Изображены ка фиг, 1 тяговый электродвигатель 5 представляет собой двигатель постоянного тока, имеющий последовательную Обмотку 13 возбуждения. В качестве первичного двигателя генератора 2 можно использовать бензиновый или дизельный двигатели, газовую турбину, двигатель стирлинга, паровой двигатель и т, д. 1(олесо 1 электромобиля приводится во вращение тяговыми электродвигателем 5 постоянного тока через передачу 14.Клеммы 3 генератора 2 переменного тока электрически соединены с клеммами 8 группы электрических батарей 7 через трансформатор 15 и преобразователь 12. Напряжение на клеммах генератора 2 переменного тока можно регулировать, однако диапазон регулирования не так ширОк.руппа электрических батарей 7 мокет зар 5 каься злектрРческим током От Генератора 2 через трансформатор 15 и преобразователь 12. Напряжение на клеммах 11 преобразователя 9 регулируется посредством регулятора 16, Преобразователь 9 может работать в режиме выпрямителя и в режиме инвертора. Когда преобразователь 9 работает выпрямителем, то генератор переменного тока 2 работает в геператорном режиме. Если преобразователь 9 работает как инвертор, то преобразователь, включенный в цепь 17 переменного тока может быть подкл 5 очен к выходным электрических батарей должно быть электрически включено достаточно сложное устройство, например тиристорный прерыватель,Тиристорный прерыватель весьма сложен,достаточно дорог и, кроме того, ненадежен вработе.Если В указанной известной конструкцииэлсктромооиля с комбинированных питаниемвозникает необходимость регулирования в широких пределах скорости двигателя переменного тока, то между этим двигателем и группой электрческих бста 1 с долкно Оыгь вкИочеко слокное устройство, например автономный инвергор. В рассматриваемом случае автономный иквертор, выполненный на полупроводниковых управляемых вентилях, становится весьма слокным, ненадежным в работе идорогостоящим, так как его применение сопровождается возникновением различных трудностей, связанных с коммутацией.20Основной целью данного изобретения является создание электрической системы управления для привода электромобиля, в которой тяговый электродвигатель получает электропитание одновременно от группы электрических 25батарей и от генератора переменного тока,приводимого во вращение первичным двигателем, и в которой скорость электродвигателяможет беспрепятственно регулироваться в широких пределах, с высокой надежностью и без 30снижения эффективности действия или экономичности электропривода электромобиля.Другие цели изобретения станут очевР(дн 5- ми из описания изобретения.Достигается это тем, что преобразователь, 35выполненный на управляемых электрическихвентилях, соединен на стороне постоянноготока с тяговыми электродвигателями и группой электрических батарей последовательно.Электропривод электромобиля снабжен транс зформатором, включенным между электрическим генератором переменного тока н другимпреобразователем. Злсктропривод снабжен дополнительными инверторами по числу тяговыхэлектродвигателей, и эти тяговые электродвигатели выполнены в виде индукционных дви.гателей с фазкыми роторами, подключеннымик стороне переменного тока указанных дополнительных инверторов, сторона постоянноготока которых включена в последовательную боцепь преобразователя и группы электрическихбатарей.На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема электропривода электромобиля с одним тяговым электродвигателем посто- дбянного тока; на фиг. 2 - то же, с двумя тяговьви электродвигателями постоянного тока;на фиг. 3 - схема электропривода с тяговымиэлектродвигателями переменного тока,ЭлектропрРРвод электромобиля содержит 60взаимодействующие мекду собой движущееколесо 1, генератор 2 переменного тока с выходными клеммами 3, первичный двигатель 4,приводящий во вращение генератор 2, тяговыйэлектродвигатель 5 с входными клеммами 6, 655клеммам 8 группы 7 электрических батарей через тоансформатор 5 и преобразователь 12. Таким образом, тяговый электродвигатель 5 может легко работать в широком диапазоне скоростей посредством регулирования системы управления преобразователя 9 от диапазона, в котором он работает выпрямителем, до диапазона, в котором он работает инвертором. На фиг, 2 показан другой тяговый электродвигатель 18 постоянного тока, который имеет последовательную обмотку возбуждения 19 и может приводить в действие другое колесо 20 электромобиля, причем клеммы 21 этого тягового электродвигателя электрически соединены 60 ")5 При пуске электродвигателя 5 постоянного 10тока регулятор 16 обеспечивает работу преобразователя 9 в качестве инвертора, Например, если напряжение на клеммах группы 7электрических батарей составляет +200 в,а напряжение на клеммах стороны постоянного тока преобразователя 9 равно - 150 в, тонапряжение, подаваемое на клеммы тяговогоэлектродвигателя 5 постоянного тока, составляет 50 в. После пуска тягового электродвигателя 5 постоянного тока регуляторб обеспечивает постепенное снижение напряжения наклеммах стороны постоянного тока поеобразователя 9, например, до - 150 в, - 130 в,- 100 в, - 70 в и т. д. Когда напряжение наклеммах стороны постоянного тока преобразователя, работающего в качестве инвертора,становится равным нулю, то напряжение, подаваемое на клеммы тягового электродвигателя 5 постоянного тока, достигает 200 в, чторавно напряжению на клеммах группы 7 электрических батарей. После того как напряжение на клеммах стороны постоянного тока преобразователя 9 становится равным нулю, регулятор 16 обеспечивает переход преобразователя 9 на режим работы в качестве выпрямителя, и напряжение на клеммах стороныпостоянного тока преобразователя может постепенно повышаться. Если напряжение наклеммах стороны постоянного тока преобразователя 9 становится равным +200 в, то напояжение, подаваемое на тягов.;й электродвигатель постоянного тока, становится равным400 в, что равно сумме напряжения на клеммах группы 7 электрических батарей и напряжения на клеммах стороны постоянного тока 45преобразователя 9, Таким образом, возможнорегулирование скорости тягового электродвигателя 5 постоянного тока в широких пределах, В предложенной системе преобразователь9 может быть выполнен автономным инвертором или зависимым инвертором. Как правило,зависимый инвертор отличается простотой,экономичностью и надежностью в работе.Вследствие этого электропривод в целом может быть достаточно простым, экономичным и 55надежным в работе,Генератор 2 может поедставлять собой синхронный генератор переменного тока,последовательно с преобразователем 9 ц с выходными клеммами 8 группы электрических оатареи (.На фиг. 3 показан тяговый электродвцгатель 5, представляющий собой двигатель переменного тока, клеммы 6 которого последовательно соединены с инвеотором 22, преобразователем 9, описанным на фиг. 2, и выходными зажимами группы электрических батарей 7. Электрический генератор 2 представляет собой синхронный генератор переменного тока, Преобразователь 9 содержит управляемые электрические вентили ц может работать цнвертооом, причем его клеммы 10 переменного тока электрически соединены с выходными клеммами 3 синхронного генератора 2, а клеммы 11 постоянного тока соединены последовательно с клеммами 6 тягового электродвигателя 5 через цнвертор 22 и клеммами 8 группы электрических батарей, а клеммы 3 генератора 2 электрически соединены с клеммами 8 группы электрических батареи 7 через трансформатор 15 и другой преобразователь 12, выполненный на электрических вентилях. Электродвигатель 5, применяемый для привода колеса 1 электромобиля, представляет собой индукционный двигатель с фазовым ротором, первичная обмотка 23 которого электрически соединена с выходными клеммами 3 генератора переменного тока 2 и каждая фаза вторичной обмотки соответственно электрически соединена через свои клеммы 6 с клеммами 24 переменного тока инвертора 22, причем клеммы 25 постоянного тока инвертора 22 последовательно соединены с преобразователем 9 ц выходными клеммами 8 группы электрических батарей 7. На фиг. 3 также показан другой индукционный двигатель 18 с фазным ротором 21, который может приводить во врагценце другое колесо 20 электромобиля ц первичная обмотка 26 которого также электрически соединена с выходными клеммами 3 генератора 2 переменного тока, причем каждая фаза вторичной обмотки соответственно соединена через свои 1 выходные клеммы с клеммами 27 переменного тока инвертора 28, боковые зажимы 29 постоянного тока которого последовательно соединены с преобразователем 9 и выходными клеммами 8 группы электрических батарей 7.В данном изобретении тяговый электродвигатель 5 может получать питание одновременно от группы электрических батарей и от генератора переменного тока, вращаемого первичным двигателем.При пуске электродвигателя 5 электрический ток подается, в основном, от группы электпических батарей 7, а прц соавнительно низкой нагрузке ток к тяговому электродвигателю 5 подается главным образом от генератора переменного тока 2. Таким образом можно уменьшить объем и вес группы электрических батарей, необходимых для установки в элекгромобиле.Формула изобретения 1. Электропривод электромобиля, содержащий тяговые электродвигатели, электрический генератор переменного тока, вращаемый первичным двигателем, группу электрических батарей, соединенную с тяговыми электродвигателями и электрическим генератором, преобразователь, выполненный на управляемых электрических вентилях, на стороне переменного тока соединенный с электрическим генератором, и другой преобразователь, на стороне переменного тока соединенный с электрическим генератором и на стороне постоянного тока с группой электрических батарей, о тл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения работы в широком диапазоне скоростей без снижения к. п. д., первый из указанных преобразователей соединен на стороне постоянного тока с тяговыми электродвигателями и группой электрических батарей последовательно,2. Электропривод по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен трансформатором, включенным между указанным электрическим генератором и другим преобразователем.3. Электропривод по пп. 1, 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что он снабжен дополнительными инверторами по числу тяговых электродви гателей и указанные тяговые электродвигателивыполнены индукционными с фазными роторами, подключенными к стороне переменного тока указанных дополнительных инверторов, сторона постоянного тока которых включена 15 в последовательную цепь преобразователя игруппы электрических батарей. Конвенционный приоритет по п. 3 от 02,07.71,заявка Л% 486401/71, Япония.