способ стабилизации оптимальной угловой скорости якоря электрогенератора силовой установки при рекуперации кинетической энергии торможения
Классы МПК: | B60L7/24 со вспомогательными механическими или электромагнитными тормозными устройствами B60L9/12 с помощью статических преобразователей B60L11/12 с дополнительными источниками энергоснабжения, например аккумуляторами B60L11/14 со средствами для осуществления непосредственного механического привода на колеса B60W10/26 для электрической энергии, например батареи или конденсаторы H02P27/06 с использованием преобразователей постоянного тока в переменный или инверторов |
Патентообладатель(и): | Рыбаков Анатолий Александрович (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-01-30 публикация патента:
27.02.2013 |
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в транспорте. Техническим результатом является наиболее полное преобразование энергии торможения машины в электроэнергию и возвращения ее в аккумулятор во всем диапазоне нагрузок на силовую установку. В способе оптимальной стабилизации угловой скорости якоря электрогенератора при рекуперации кинетической энергии торможения система управления отслеживает текущее значение угловой скорости якоря электрогенератора и вала отбора мощности и вырабатывает сигнал рассогласования угловых скоростей якоря электрогенератора и вала отбора мощности. По этому сигналу рассогласования система управления устанавливает механизм перемены моментов силы в положение, при котором при любой угловой скорости вала отбора мощности угловая скорость якоря электрогенератора постоянна.
Формула изобретения
Способ стабилизации оптимальной угловой скорости якоря электрогенератора силовой установки при рекуперации кинетической энергии приводимой в действие машины силовой установкой, включающей электрогенератор, механизм перемены крутящего момента и систему управления, отличающийся тем, что система управления отслеживает текущее значение угловой скорости якоря электрогенератора и вала отбора мощности силовой установки, вырабатывает сигнал рассогласования угловых скоростей якоря электрогенератора и вала отбора мощности и в соответствии с сигналом рассогласования устанавливает механизм перемены момента силы в положение, при котором во всем диапазоне угловых скоростей вала отбора мощности угловая скорость якоря электрогенератора постоянна.
Описание изобретения к патенту
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ.
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.
Ближайший аналог изобретения - рекуперативное торможение: "Большой политехнический словарь" ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ Научное издательство "Большая Российская энциклопедия" Москва, 1998. Статья "Рекуперативное торможение", стр.452-453: "РЕКУПЕРАТИВНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ - электрическое торможение, при котором поступающая на вал двигателя механическая энергия (напр., обусловленная вращающим моментом нагрузки при спуске груза с постоянной скоростью или освобождающейся кинетической энергией при уменьшении скорости механизма) преобразуется в электрическую и (за вычетом потерь в самом электроприводе) возвращается в питающую сеть (при этом электродвигатель работает в генераторном режиме). Рекуперативное торможение используется в электроприводах подъемных машин, на электрическом транспорте, а также в режимах замедления реверсивных электроприводов с частотным управлением, в системах <генератор - двигатель> и т.п.".
В рамках научно-образовательного центра «Автомобили с гибридными силовыми установками» при МГТУ «МАМИ» ведутся работы над комбинированными силовыми установками на автомобиле «МАМИ-ГСУ» в составе двигателя внутреннего сгорания, сблокированного с обратимой электрической машиной. В результате оказалось, что невозможно заряжать батареи при низких скоростях движения автомобиля из-за того, что при малой частоте вращения якоря электромашины, работающей в режиме генератора, на возбуждение ее обмотки тратится больше энергии, чем возвращается в батарею. Рекуперация при торможении возвращает в батарею 23% энергии. Но общая эффективность процесса рекуперативного торможения невелика. Данный факт иллюстрирует приведенная ниже таблица. Кроме того, следует иметь в виду, что максимальная эффективность преобразования механической энергии якоря в электроэнергию наблюдается при определенной частоте вращения якоря, соответствующей резонансной частоте контура электрической машины, обеспечивающей его максимальную добротность. Отсюда делается вывод - для максимальной рекуперации кинетической энергии якоря необходимо, чтобы во всем диапазоне угловых скоростей вала привода, например вала колес автомобиля, угловая скорость якоря обратимой электрической машины.
Рекуперация при торможении | Подзарядка батареи при равномерном движении | Подзарядка батареи во время разгона | |
Снижение расхода топлива, л/100 км | 0.6 | 1.71 | 0.28 |
Возвращенная энергия, кДж | 55.61 | 156.91 | 25.74 |
Доля возвращенной энергии, в % | 23 | 66 | 11 |
действующей в режиме электрогенератора (частота вращения якоря), оставалась постоянной.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
Найти способ максимальной рекуперации кинетической энергии торможения приводимой в действие машины в электроэнергию и одновременно обеспечить возможность действия обратимой электрической машины в режиме двигателя во всем диапазоне нагрузок на приводимую в действие машину.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
Между обратимой электрической машиной и валом отбора мощности приводимой в действие машины размещается механизм перемены момента силы (коробка перемены передач). В режиме рекуперации кинетической энергии торможения система управления отслеживает текущее значение угловой скорости якоря обратимой электрической машины, действующей в режиме электрогенератора, и вала отбора мощности и вырабатывает сигнал рассогласования угловых скоростей якоря электрогенератора и вала отбора мощности. По сигналу рассогласования система управления устанавливает механизм перемены момента силы в положение, при котором во всем диапазоне нагрузок на приводимую в действие машину якорь генератора вращается с постоянной угловой скоростью. В режиме двигателя обратимой электрической машины система управления устанавливает механизм перемены момента силы в положение, при котором обеспечивается задаваемая угловая скорость вала отбора мощности приводимой в действие машины.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ стабилизации оптимальной угловой скорости якоря электрогенератора силовой установки при рекуперации кинетической энергии приводимой в действие машины силовой установкой, включающей электрогенератор, механизм перемены крутящего момента и систему управления, отличающийся тем, что система управления отслеживает текущее значение угловой скорости якоря электрогенератора и вала отбора мощности силовой установки, вырабатывает сигнал рассогласования угловых скоростей якоря электрогенератора и вала отбора мощности и в соответствии с сигналом рассогласования устанавливает механизм перемены момента силы в положение, при котором во всем диапазоне угловых скоростей вала отбора мощности угловая скорость якоря электрогенератора постоянна.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технология производства и требования к материалам при реализации изобретения не отличаются от таковых современных силовых установок транспортных средств.
Класс B60L7/24 со вспомогательными механическими или электромагнитными тормозными устройствами
колесный электромеханический тормоз - патент 2455176 (10.07.2012) | |
дисковый электромеханический тормоз - патент 2452636 (10.06.2012) | |
осевой электромеханический тормоз - патент 2450940 (20.05.2012) |
Класс B60L9/12 с помощью статических преобразователей
Класс B60L11/12 с дополнительными источниками энергоснабжения, например аккумуляторами
Класс B60L11/14 со средствами для осуществления непосредственного механического привода на колеса
Класс B60W10/26 для электрической энергии, например батареи или конденсаторы
Класс H02P27/06 с использованием преобразователей постоянного тока в переменный или инверторов