RU2672829C1 - Electric car with flywheel energy battery - Google Patents

Electric car with flywheel energy battery Download PDF

Info

Publication number
RU2672829C1
RU2672829C1 RU2017144199A RU2017144199A RU2672829C1 RU 2672829 C1 RU2672829 C1 RU 2672829C1 RU 2017144199 A RU2017144199 A RU 2017144199A RU 2017144199 A RU2017144199 A RU 2017144199A RU 2672829 C1 RU2672829 C1 RU 2672829C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flywheel
electric motor
differential
machine
brake
Prior art date
Application number
RU2017144199A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Владимирович Леонов
Original Assignee
Игорь Владимирович Леонов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Владимирович Леонов filed Critical Игорь Владимирович Леонов
Priority to RU2017144199A priority Critical patent/RU2672829C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2672829C1 publication Critical patent/RU2672829C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K6/383—One-way clutches or freewheel devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H33/00—Gearings based on repeated accumulation and delivery of energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building. Electric car with the flywheel energy battery includes the housing, the control device, shafts, the flywheel, gears with fixed axles, the traction electric motor, the driving wheels of the machine, the transmission linking the traction electric motor with the driving wheels of the machine, the planetary differential consisting of the sun gear and the central gear wheel, and the pinion cage with the satellite located on it. Shafts of the electric motor and transmission are interconnected by means of a gearbox, and the flywheel is directly connected to the sun gear of the planetary differential. Electric car additionally includes the differential brake, the additional clutch connecting the planetary differential to the flywheel, and the brake, which is connected to the shaft of the traction electric motor.EFFECT: wider range of technical means.1 cl, 4 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к области рекуперации энергии торможения транспортных машин, таких как гибридные силовые установки с ДВС и электромобили, а также к устройствам для осуществления указанной технологии.The invention relates to the field of recovery of braking energy of transport vehicles, such as hybrid power plants with internal combustion engines and electric vehicles, as well as to devices for implementing this technology.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Известно устройство управления рекуперации энергии машины с маховичным аккумулятором при помощи обратимой электрической машиной [1] (Flyweel drave system "Garratt corporation" (United States patent 4,233,858 Nov. 18. 1980 ЗСЕ/ГЫ 019778 WO 2008/ 033378 App. №754,597 Dec. 27,1976 Int cl3 F16h 37/06)).A device for controlling energy recovery of a machine with a flywheel battery using a reversible electric machine [1] (Flyweel drave system "Garratt corporation" (United States patent 4,233,858 Nov. 18. 1980 ZCE / GY 019778 WO 2008/033378 App. No. 754,597 Dec. 27 1976 Int cl3 F16h 37/06)).

Известное устройство управления рекуперации энергии машины с маховичным аккумулятором принципиально не реализует и не поддерживает постоянного суммарного значения кинетической энергии трансмиссии машины и маховика так как в нем происходит частичное преобразование части механической энергии торможения в электрическую и передачу ее в электрический аккумулятор. Известное устройство управления рекуперации энергии машины принципиально не реализует полную рекуперацию энергии торможения, так как в нем невозможно осуществить оптимальное изменение передаточного отношения трансмиссии без создания системы автоматического управления на принципах самовыравнивания кинетической энергии трансмиссии машины и маховика [2].The known control device for energy recovery of a machine with a flywheel battery does not fundamentally implement and does not maintain a constant total value of the kinetic energy of the transmission of the machine and the flywheel since it partially converts part of the mechanical braking energy into electrical energy and transfers it to an electric battery. The known control device for recovering energy from a machine does not fundamentally realize full recovery of braking energy, since it is not possible to optimally change the transmission ratio of a transmission without creating an automatic control system based on the principles of self-alignment of the kinetic energy of the transmission of the machine and the flywheel [2].

Схема известного устройства управления рекуперации энергии машины фирмы "Garratt corporation" (США) [1] включает тяговый электрический двигатель и трансмиссию, соединенные между собой зубчатой передачей с постоянным передаточным отношением с одной степенью подвижности (редуктор), а также управляющую обратимую электрическую машину, маховик и планетарный дифференциал с двумя степенями подвижности, состоящий из двух центральных зубчатых колес (из которых одно центральное зубчатое колесо с внутренним зубом), а другое центральное зубчатое колесо с внешним зубом называется центральной шестерней, а также из водила и сателлита, расположенного на водиле и находящегося в зацеплении с двумя центральными зубчатыми колесами, причем маховик соединен с центральной шестерней. Управление потоком энергии в маховичный аккумулятор и обратно осуществляется изменение потоком энергии через планетарный дифференциал с двумя степенями подвижности w=2, состоящий из двух центральных зубчатых колес (из которых одно центральное зубчатое колесо с внутренним зубом), а другое центральное зубчатое колесо с внешним зубом (так называемой центральной шестерней), а также из водила и сателлита, расположенного на водиле и находящегося в зацеплении с двумя центральными зубчатыми колесами, причем маховик непосредственно соединен с центральной шестерней [1].The circuit of the known device for controlling energy recovery of a machine manufactured by Garratt corporation (USA) [1] includes a traction electric motor and a transmission interconnected by a gear transmission with a constant gear ratio with one degree of mobility (gearbox), as well as a control reversible electric machine, a flywheel and a planetary differential with two degrees of mobility, consisting of two central gears (of which one central gear with an internal tooth), and the other central gear with eshnim called central gear tooth, as well as the satellite carrier and disposed on the carrier and engaged with two central gears, wherein the flywheel is connected to the central gear. The flow of energy into the flywheel accumulator and vice versa is controlled by the flow of energy through a planetary differential with two degrees of mobility w = 2, consisting of two central gears (of which one central gear with an internal tooth) and the other central gear with an external tooth ( the so-called central gear), as well as from the carrier and the satellite located on the carrier and meshed with two central gears, the flywheel being directly connected to central gear [1].

Известное устройство осуществляет рекуперацию энергии торможения с помощью управляющего устройства путем переключения обратимой электрической машины из режима электрогенератора в режим электрического двигателя. При рекуперации перекачка энергии из маховика и обратно осуществляется посредством изменения передаточного отношения кинематической цепи планетарного дифференциала [1] между трансмиссией и маховиком посредством воздействия управляющего устройства на управляющую обратимую электрическую машину, вал которого жестко соединен с маховиком.A known device performs the recovery of braking energy using a control device by switching a reversible electric machine from the generator mode to the electric motor mode. During recovery, energy is transferred from the flywheel and vice versa by changing the gear ratio of the kinematic chain of the planetary differential [1] between the transmission and the flywheel by means of the influence of the control device on the control reversible electric machine, the shaft of which is rigidly connected to the flywheel.

Мощный электрический аккумулятор служит для аккумулирования энергии при торможении машины и для питания тягового электрического двигателя при разгоне и при установившемся движении. Причем в маховике запасается только часть энергии торможения, а энергия из электрического аккумулятора расходуется как на преодоление сил полезного сопротивления движению так и на управление планетарным дифференциалом с помощью управляющей обратимой электрической машиной. Недостатком известного устройства [2, 3] является то, что при таком соединении звеньев планетарного дифференциаа управляющая обратимая электрическая машина потребляет значительное количество электрической энергии, значение которой соизмеримо с ее затратами на управление тягового электрического двигателя, что ограничивает область применения рекуперации энергии торможения машины и снижает экономичность машины, работающей в режиме «разгон-торможение» [2, 3].A powerful electric battery serves to accumulate energy during braking of the machine and to power the traction electric motor during acceleration and during steady motion. Moreover, only part of the braking energy is stored in the flywheel, and the energy from the electric accumulator is spent both on overcoming the forces of useful resistance to movement and on controlling the planetary differential using a control reversible electric machine. A disadvantage of the known device [2, 3] is that with such a connection of the planetary differential links, the control reversible electric machine consumes a significant amount of electric energy, the value of which is comparable to its cost for controlling the traction electric motor, which limits the scope of application of the recovery of braking energy of the machine and reduces the economy of a machine operating in the "acceleration-braking" mode [2, 3].

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Целью настоящего изобретения является создание такого устройства, которое обеспечило бы рекуперацию энергии торможения за счет расширения области управления рекуперации энергии торможения машины без использования управляющих обратимых электрических машин, потребляющих электрическую энергию при торможении, вызывающую снижение коэффициента полезного действия.The aim of the present invention is to provide such a device that would ensure the recovery of braking energy by expanding the control area of the recovery of braking energy of the machine without using control reversible electric machines that consume electrical energy during braking, causing a decrease in efficiency.

Поставленная цель достигается тем, что обмен кинетической энергии между маховиком и трансмиссией машины производится посредством изменения передаточного отношения кинематической цепи планетарного дифференциала за счет изменения его степени подвижности и путем управления тягового электрического двигателя изменением потока энергии в дифференциальном механизме путем растормаживания его звена и соединения его с маховиком.This goal is achieved in that the kinetic energy exchange between the flywheel and the transmission of the machine is carried out by changing the gear ratio of the kinematic chain of the planetary differential by changing its degree of mobility and by controlling the traction electric motor by changing the energy flow in the differential mechanism by disengaging its link and connecting it to the flywheel .

Новые полезные свойства предлагаемого, расширяющего область применения машины и позволяющего производить рекуперацию энергии, появляются в результате изменения степени подвижности планетарного дифференциала путем затормаживания или растормаживания его звена с помощью тормоза. При затормаживании одного звена, число степеней подвижности механизма планетарного дифференциала, снижается на единицу и становится равной единице.New useful properties of the proposed machine, expanding the scope of the machine and allowing energy recovery, appear as a result of changing the degree of mobility of the planetary differential by braking or braking its link with the brake. When braking one link, the number of degrees of mobility of the planetary differential mechanism decreases by one and becomes equal to one.

Извесно устройство электромобиля с маховичным аккумулятором энергии, включающего корпус, управляющее устройство, управляющую обратимую электрическую машину, валы, маховик, редукторы с неподвижными осями, тяговый электрический двигатель, ведущие колеса машины, трансмиссию, связывающую тяговый электрический двигатель с ведущими колесами машины, планетарный дифференциал, состоящий из солнечной шестерни и центрального зубчатого колеса, а также водила с расположенном на нем сателлитом, причем, валы тягового электрического двигателя и трансмиссии соединены между собой с помощью редуктора, а маховик непосредственно соединен с солнечной шестерней планетарного дифференциала.The device of an electric vehicle with a flywheel energy accumulator, including a housing, a control device controlling a reversible electric machine, shafts, a flywheel, gears with fixed axes, a traction electric motor, drive wheels of a machine, a transmission connecting a traction electric motor with drive wheels of a planetary differential, is known consisting of a sun gear and a central gear wheel, and also a carrier with a satellite located on it, moreover, shafts of a traction electric motor and tr nsmissii interconnected via the gear and the flywheel is directly connected to the sun gear of the planetary differential.

Предлагается устройство, отличающееся тем, что дополнительно включает тормоз дифференциала, дополнительное сцепление, соединяющее планетарный дифференциал с маховиком и тормоз, соединенный с валом тягового электрического двигателя.A device is proposed, characterized in that it further includes a differential brake, an additional clutch connecting the planetary differential with the flywheel and a brake connected to the shaft of the traction electric motor.

Предлагается устройство:The proposed device:

1. Электромобиль с маховичным аккумулятором энергии, включающий корпус, управляющее устройство, управляющую обратимую электрическую машину, валы, маховик, редукторы с неподвижными осями, тяговый электрический двигатель, ведущие колеса машины, трансмиссию, связывающую тяговый электрический двигатель с ведущими колесами машины, планетарный дифференциал, состоящий из солнечной шестерни и центрального зубчатого колеса, а также водила с расположенном на нем сателлитом, причем, валы тягового электрического двигателя и трансмиссии соединены между собой с помощью редуктора, а маховик непосредственно соединен с солнечной шестерней планетарного дифференциала, отличающийся тем, что дополнительно включает тормоз дифференциала, дополнительное сцепление, соединяющее планетарный дифференциал с маховиком и тормоз, соединенный с валом тягового электрического двигателя.1. An electric car with a flywheel energy accumulator, including a housing, a control device that controls a reversible electric machine, shafts, a flywheel, gears with fixed axles, a traction electric motor, drive wheels of a machine, a transmission connecting a traction electric engine with drive wheels of a machine, a planetary differential, consisting of a sun gear and a central gear wheel, as well as a carrier with a satellite located on it, moreover, the shafts of the traction electric motor and transmission are connected interconnected via the gear and the flywheel is directly connected to the sun gear of the planetary differential, characterized in that it further includes a differential brake, an additional clutch which connects with a planetary differential brake and flywheel coupled to the shaft of the electric traction motor.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что тормоз дифференциала, колодки которого соединены с корпусом, соединен с солнечной шестерней планетарного дифференциала, сцепление, соединяет солнечную шестерню планетарного дифференциала с маховиком, вал тягового электрического двигателя соединен с водилом планетарного дифференциала.2. The device according to claim 1, characterized in that the differential brake, the pads of which are connected to the housing, is connected to the planet gear differential sun gear, the clutch connects the planet gear differential sun gear to the flywheel, the traction electric motor shaft is connected to the planetary differential carrier.

Существенные признаки предлагаемого устройства, которые совпадают с признаками аналога, заключаются в том, что предлагаемое устройство включает неподвижный корпус, управляющее устройство, валы, маховик, редукторы с неподвижными осями, тяговый электрический двигатель, ведущие колеса машины, трансмиссию машины, связывающую тяговый электрический двигатель с ведущими колесами машины, и планетарный дифференциал, состоящий из солнечной шестерни и центрального зубчатого колеса, а также водила с сателлитом, причем, валы тягового двигателя и трансмиссии соединены между собой с помощью редуктора с неподвижными осями.The essential features of the proposed device, which coincide with the characteristics of the analogue, are that the proposed device includes a fixed housing, a control device, shafts, a flywheel, gearboxes with fixed axes, a traction electric motor, drive wheels of a machine, a transmission of a machine connecting the traction electric motor with driving wheels of the machine, and a planetary differential, consisting of a sun gear and a central gear wheel, as well as a carrier with a satellite, moreover, the shafts of the traction motor and Transmissions are interconnected via a reducer with fixed axes.

Существенное отличие предлагаемого устройства от аналога заключаются в том, что дополнительно включает тормоз дифференциала, дополнительное сцепление, соединяющее планетарный дифференциал с маховиком и тормоз, соединенный с валом тягового электрического двигателя. Существенное отличие предлагаемого устройства от аналога состоит также в том, что из предлагаемого устройства исключена управляющая обратимая электрическая машина.A significant difference between the proposed device and the analogue is that it additionally includes a differential brake, an additional clutch connecting the planetary differential with the flywheel and the brake connected to the shaft of the traction electric motor. A significant difference between the proposed device from the analogue also lies in the fact that the control reversible electric machine is excluded from the proposed device.

Дополнительное отличие предлагаемого устройства состоит в том, что тормоз дифференциала, колодки которого соединены с корпусом, соединен с солнечной шестерней планетарного дифференциала, сцепление, соединяет солнечную шестерню планетарного дифференциала с маховиком, вал тягового электрического двигателя соединен с водилом планетарного дифференциала.An additional difference of the proposed device is that the differential brake, the pads of which are connected to the housing, is connected to the planet gear differential sun gear, the clutch connects the planet gear differential sun gear to the flywheel, the shaft of the traction electric motor is connected to the planet carrier differential gear.

Наличие сцепления позволяет отключить тяговый электрический двигатель от маховика на установившемся режиме работы и подключить его на режимах разгона и торможения, используя его вместо управляющей обратимой электрической машины.The presence of a clutch allows you to disconnect the traction electric motor from the flywheel in steady state operation and connect it to the acceleration and braking modes, using it instead of the control reversible electric machine.

Это является важным отличием предлагаемого устройства от аналога.This is an important difference between the proposed device from the analogue.

Существенные признаки предлагаемого устройства, которые совпадают с признаками аналога, заключаются в том, тяговый электрический двигатель соединен с трансмиссией. Однако эти признаки свойственны многочисленным другим транспортным машинам.The essential features of the proposed device, which coincide with the signs of an analogue, are that the traction electric motor is connected to the transmission. However, these signs are common to numerous other transport vehicles.

Основная совокупность существенных признаков заявляемого устройства, позволяющая реализовать достижение заявленного технического результата, заключается в том, что заявляемое устройство дополнительно включает тормоз дифференциала, дополнительное сцепление, соединяющее планетарный дифференциал с маховиком и тормоз, соединенный с валом тягового электрического двигателя.The main set of essential features of the claimed device, which allows to achieve the claimed technical result, is that the claimed device additionally includes a differential brake, an additional clutch connecting a planetary differential with a flywheel and a brake connected to the shaft of the traction electric motor.

Достижение заявленного технического результата обеспечивается тем, что обмен кинетической энергии между маховиком и трансмиссией машины при рекуперации энергии торможения машины производится посредством изменения передаточного отношения кинематической цепи планетарного дифференциала между маховиком и трансмиссией машины за счет изменения его степени подвижности путем затормаживания или растормаживания его звена с помощью тормоза.The achievement of the claimed technical result is ensured by the fact that the exchange of kinetic energy between the flywheel and the transmission of the machine during recovery of the braking energy of the machine is carried out by changing the gear ratio of the kinematic chain of the planetary differential between the flywheel and the transmission of the machine by changing its degree of mobility by braking or braking its link using the brake .

Сравнение свойств заявляемого и известного решений показывает, что у заявляемого решения появляются новые свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, и что заявляемое решение обладает существенными отличиями.A comparison of the properties of the claimed and known solutions shows that the proposed solution has new properties that do not match the properties of the known solutions, and that the claimed solution has significant differences.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена кинематическая схема электромобиля с маховичным аккумулятором энергии , где: 1 - солнечная шестерня; 2 - сателлит; 3 - центральное зубчатое колесо; 4 - водило; 5 - маховик; 6 - сцепление; 7 - тормоз; 8 - тормоз; 9 - тяговый электрический двигатель; 10 - редуктор; 11 - ведущие колеса; 12 - корпус.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a kinematic diagram of an electric vehicle with a flywheel energy accumulator, where: 1 - sun gear; 2 - satellite; 3 - the central gear wheel; 4 - drove; 5 - flywheel; 6 - clutch; 7 - a brake; 8 - brake; 9 - traction electric motor; 10 - gear; 11 - driving wheels; 12 - case.

Устройство и принцип работы планетарного дифференциала общеизвестны [2, 3]. Солнечная шестерня 1 планетарного дифференциала соединена с центральным зубчатым колесом 3 с помощью сателлита 2, расположенного на водиле 4, и тормозом 7. Маховик 5 соединен с солнечной шестерней 1 планетарного дифференциала сцеплением 6, устройство которого общеизвестно. Центральное зубчатое колесо 3 соединено с тяговым электрическим двигателем 9 и тормозом 8, колодки которого соединены с корпусом 11. Водило 4 соединено с редуктором с неподвижными осями 10. Ведущие колеса 11 машины соединены с редуктором 10.The device and principle of operation of the planetary differential are well known [2, 3]. The sun gear 1 of the planetary differential is connected to the central gear 3 using the satellite 2 located on the carrier 4 and the brake 7. The flywheel 5 is connected to the sun gear 1 of the planetary differential by a clutch 6, the device of which is well known. The central gear wheel 3 is connected to the traction electric motor 9 and the brake 8, the pads of which are connected to the housing 11. The carrier 4 is connected to the gearbox with fixed axles 10. The drive wheels 11 of the machine are connected to the gearbox 10.

Лучший вариант устройства заключается в том, что маховик 5 соединен с солнечной шестерней 1 планетарного дифференциала сцеплением 6.The best version of the device is that the flywheel 5 is connected to the sun gear 1 of the planetary differential by a clutch 6.

Работа устройстваDevice operation

На фиг. 2, 3 и 4 изображены планы скоростей планетарного дифференциала в виде лучей, исходящих из начала координат, где: V - линейная скорость точки звена 1, 2. 3, 4 планетарного дифференциала на радиусе r. Планы скоростей соответствуют планетарному дифференциалу со степенью подвижности, равной двум. В полюсах зацепления зубчатых колес их линейные скорости равны между собой и отмечены точками V1, V2, V3, V4.. Например, пунктиром показан закон V2 изменения скорости точки сателлита 2 в зависимости от радиуса точки r. Планы линейных скоростей солнечной шестерни 1, центрального зубчатого колеса 3, водила 4 (звеньев 1, 3 и 4) исходят из начала координат обозначены V1, V3, V4. Угловые скорости ω звеньев пропорциональны тангенсам углов наклона соответствующих лучей законов к оси радиусов г. In FIG. Figures 2, 3 and 4 show the speeds of the planetary differential in the form of rays emanating from the origin, where: V is the linear velocity of the link point 1, 2. 3, 4 of the planetary differential on a radius r. Speed plans correspond to a planetary differential with a degree of mobility equal to two. At the gearing poles of the gears, their linear speeds are equal to each other and are marked by points V 1 , V 2 , V 3 , V 4 .. For example, the dashed line shows the law V 2 of the speed change of the satellite 2 depending on the radius of the point r. The linear velocity plans of the sun gear 1, the central gear wheel 3, carrier 4 (links 1, 3 and 4) come from the origin indicated by V 1 , V 3 , V 4 . The angular velocities ω of the links are proportional to the tangents of the slopes of the corresponding rays of the laws to the axis of the radii r.

План на фиг. 2 соответствует режиму разгона. Этот режим начинается с максимальной скорости ω1 маховика 5, который при выключенном тормозе 7 и включении сцепления 6 соединяется с солнечной шестерней 1 (фиг. 1). Поэтому в режиме разгона. ω1=ω5. При разгоне тормоз 8 выключается и включается в работу тяговый электрический двигатель 9. Энергия от маховика 5 и работа тягового электрического двигателя 9 суммируются и передаются через водило 4 и редуктор 10 на ведущие колеса 11. Интенсивность разгона управляется электронным управляющим устройством, воздействуя на тяговый электрический двигатель 9 и изменяя угловую скорость его вращения ω9=ω3<ω1.The plan of FIG. 2 corresponds to the acceleration mode. This mode begins with the maximum speed ω 1 of the flywheel 5, which is turned off when the brake 7 is turned on and the clutch 6 is connected with the sun gear 1 (FIG. 1). Therefore, in acceleration mode. ω 1 = ω 5 . During acceleration, the brake 8 is turned off and the traction electric motor 9 is turned on. The energy from the flywheel 5 and the operation of the traction electric motor 9 are summed up and transmitted through the carrier 4 and gearbox 10 to the drive wheels 11. The acceleration intensity is controlled by an electronic control device, acting on the traction electric motor 9 and changing the angular velocity of its rotation ω 9 = ω 3 <ω 1 .

План на фиг. 3 соответствует режиму торможения с рекуперацией энергии. Этот режим начинается с минимальной скорости ω5=ω1 маховика 5, который при выключенном тормозе 7 и включении сцепления 6 соединен с солнечной шестерней 1. Поэтому в режиме торможения ω1=ω5. При торможении тормоз 8 выключается, а тяговый электрический двигатель 9 переключается на работу в режим электрического генератора (фиг. 1) с помощью управляющего устройства, не показанного на схеме. Энергия торможения от ведущих колес 11 передается через редуктор 10 и водило 4 маховику 5. Интенсивность торможения управляется электронным управляющим устройством, воздействуя на тяговый электрический двигатель 9, работающий в режиме электрического генератора, и изменяя угловую скорость его вращения ω9=ω3. В конце торможения достигается максимальная скорость ω1 маховика 5, а скорость водила ω4, пропорциональная скорости ведущих колес 11, стремится к нулевому значению на остановке машины.The plan of FIG. 3 corresponds to braking with energy recovery. This mode starts with the minimum speed ω 5 = ω 1 of the flywheel 5, which, when the brake 7 is turned on and the clutch 6 is engaged, is connected to the sun gear 1. Therefore, in the braking mode, ω 1 = ω 5 . When braking, the brake 8 is turned off, and the traction electric motor 9 switches to operation in the mode of an electric generator (Fig. 1) using a control device not shown in the diagram. The braking energy from the drive wheels 11 is transmitted through the gearbox 10 and drove 4 to the flywheel 5. The braking intensity is controlled by an electronic control device, acting on the traction electric motor 9, operating in the mode of an electric generator, and changing the angular velocity of its rotation ω 9 = ω 3 . At the end of braking, the maximum speed ω 1 of the flywheel 5 is reached, and the carrier speed ω 4 , proportional to the speed of the drive wheels 11, tends to zero at the machine stop.

Экстремальный режим торможения с рекуперацией энергии осуществляется выключением тягового электрического двигателя 9 ω3=0 и затормаживанием тормоза 8, как показано на фиг. 3.Extreme braking with energy recovery is carried out by turning off the traction electric motor 9 ω 3 = 0 and braking the brake 8, as shown in FIG. 3.

Таким образом режим разгона или торможения достигаются управлением (переключением) тягового электрического двигателя 9. Установившийся режим движения (фиг. 4) осуществляется кроме управления тягового электрического двигателя 9 еще выключением сцепления 6 и затормаживанием тормоза 7. В этом случае ведущие колеса 11 приводятся в движение только от тягового электрического двигателя 9 через водило 4 и редуктор 10 при выключенном тормозе 8.Thus, the acceleration or braking mode is achieved by control (switching) of the traction electric motor 9. The steady-state mode of movement (Fig. 4) is carried out in addition to controlling the traction electric motor 9 by still disengaging the clutch 6 and braking the brake 7. In this case, the drive wheels 11 are only driven from the traction electric motor 9 through the carrier 4 and the gearbox 10 with the brake 8 off.

При установившемся движении машины наблюдается баланс сил движущих и сопротивления. Мощность тягового электрического двигателя 9 передается редуктором 10 ведущим колесам 11. При разгоне дисбаланс сил движущих и сопротивления нарушается и дополнительная энергия передается от маховика 5 через центральную зубчатое шестерню 1 и водило 4 ведущим колесам 11.With steady motion of the machine, a balance of driving forces and resistance is observed. The power of the traction electric motor 9 is transmitted by the reducer 10 to the drive wheels 11. During acceleration, the imbalance of the driving forces and resistance is violated and additional energy is transmitted from the flywheel 5 through the central gear gear 1 and drove 4 to the drive wheels 11.

При торможении машины дисбаланс сил движущих и сопротивления нарушается в обратную сторону, что вызывает изменение направления движения энергии от ведущих колес 11 через редуктор 10 и планетарный дифференциал в маховик 5.When braking the machine, the imbalance of the driving forces and the resistance is violated in the opposite direction, which causes a change in the direction of energy from the drive wheels 11 through the gearbox 10 and the planetary differential in the flywheel 5.

Прекращение движения машины вызывается снижением мощности тягового электрического двигателя 9 до нуляThe cessation of movement of the machine is caused by reducing the power of the traction electric motor 9 to zero

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

Заявляемое устройство рекуперации энергии позволяют повысить эффективность расхода энергии машин и снизить расход энергии по сравнению с известными устройствами. Применение его позволяет снизить потери энергии и повысить экономичность машин на любых неустановившихся режимах работы путем изменения передаточного отношения между трансмиссией машины и маховиком, что позволяет производить полную рекуперацию энергии торможения.The inventive energy recovery device can improve the efficiency of energy consumption of machines and reduce energy consumption compared with known devices. Its use allows to reduce energy losses and increase the efficiency of cars in any unsteady operating modes by changing the gear ratio between the machine’s transmission and the flywheel, which allows for full recovery of braking energy.

Моделирование показало [2, 3], что в соответствии с заявленным изобретением может оно быть реализовано с обеспечением безопасности работы.Modeling showed [2, 3] that, in accordance with the claimed invention, it can be implemented to ensure safe operation.

Литература:Literature:

1. Flyweel drave system "Garratt corporation" (United States patent 4,233,858 Nov. 18. 1980 ЗСЕ/ГЫ 019778 WO 2008/ 033378 App. №754,597 Dec. 27, 1976 Int cl3 F16h 37/06).1. Flyweel drave system "Garratt corporation" (United States patent 4,233,858 Nov. 18. 1980 ZCE / GY 019778 WO 2008/033378 App. No. 754,597 Dec. 27, 1976 Int cl3 F16h 37/06).

2. Леонов И.В., Леонов Д.И.. Теория механизмов и машин. Учеб. пособие для втузов. - М.: Высшее образование, 2014. - 239 с.2. Leonov IV, Leonov D.I. Theory of mechanisms and machines. Textbook allowance for technical colleges. - M .: Higher education, 2014 .-- 239 p.

3. Барбашов Н.Н., Леонов И.В.. «Энергетическая модель механизма с маховичным аккумулятором энергии». Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. №4 - 2010 г.3. Barbashov NN, Leonov IV. "An energy model of a mechanism with a flywheel energy accumulator." Bulletin of MSTU. N.E. Bauman. No. 4 - 2010

Подписи к чертежамDrawing captions

Фиг. 1:FIG. one:

1 - солнечная шестерня; 2 - сателлит; 3 - центральное зубчатое колесо; 4 - водило; 5 - маховик; 6 - сцепление; 7 - тормоз; 8 - тормоз; 9 - тяговый электрический двигатель; 10 - редуктор; 11 - ведущие колеса; 12 - корпус1 - sun gear; 2 - satellite; 3 - the central gear wheel; 4 - drove; 5 - flywheel; 6 - clutch; 7 - a brake; 8 - brake; 9 - traction electric motor; 10 - gear; 11 - driving wheels; 12 - case

Планы скоростей планетарного дифференциала: Фиг. 2 - при разгоне; Фиг. 3 - при торможении; Фиг. 4 - на установившемся режиме движения: ω1 - угловая скорость солнечной шестерни; ω2 - угловая скорость сателлита; ω3-угловая скорость центрального зубчатого колеса; ω4 - угловая скорость водилаPlanets of planetary differential speeds: FIG. 2 - during acceleration; FIG. 3 - during braking; FIG. 4 - in the steady state mode of motion: ω1 - angular velocity of the sun gear; ω 2 is the angular velocity of the satellite; ω3-angular speed of the central gear; ω 4 - the angular velocity of the carrier

Claims (2)

1. Электромобиль с маховичным аккумулятором энергии, включающий корпус, валы, маховик, редукторы с неподвижными осями, тяговый электрический двигатель, ведущие колеса машины, трансмиссию, связывающую тяговый электрический двигатель с ведущими колесами машины, планетарный дифференциал, состоящий из солнечной шестерни и центрального зубчатого колеса, а также водила с расположенным на нем сателлитом, причем валы тягового электрического двигателя и трансмиссии соединены между собой с помощью редуктора, а маховик непосредственно соединен с солнечной шестерней планетарного дифференциала, отличающийся тем, что дополнительно включает тормоз дифференциала, дополнительное сцепление, соединяющее планетарный дифференциал с маховиком, и тормоз, соединенный с валом тягового электрического двигателя.1. An electric car with a flywheel energy accumulator, including a housing, shafts, a flywheel, gears with fixed axles, a traction electric motor, drive wheels of a machine, a transmission connecting a traction electric motor with drive wheels of a machine, a planetary differential consisting of a sun gear and a central gear wheel , as well as a carrier with a satellite located on it, and the shafts of the traction electric motor and transmission are interconnected using a gearbox, and the flywheel is directly connected the sun gear of the planetary differential, characterized in that it further includes a differential brake, clutch additional connecting planetary differential with the flywheel and the brake is coupled to the shaft of the electric traction motor. 2. Электромобиль по п. 1, отличающийся тем, что тормоз дифференциала, колодки которого соединены с корпусом, соединен с солнечной шестерней планетарного дифференциала, сцепление соединяет солнечную шестерню планетарного дифференциала с маховиком, вал тягового электрического двигателя соединен с водилом планетарного дифференциала.2. The electric car according to claim 1, characterized in that the differential brake, the pads of which are connected to the housing, is connected to the planet gear differential sun gear, the clutch connects the planet gear differential sun gear to the flywheel, the traction electric motor shaft is connected to the planet gear differential carrier.
RU2017144199A 2017-12-18 2017-12-18 Electric car with flywheel energy battery RU2672829C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144199A RU2672829C1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Electric car with flywheel energy battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144199A RU2672829C1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Electric car with flywheel energy battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2672829C1 true RU2672829C1 (en) 2018-11-19

Family

ID=64328098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017144199A RU2672829C1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Electric car with flywheel energy battery

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2672829C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4233858A (en) * 1976-12-27 1980-11-18 The Garrett Corporation Flywheel drive system having a split electromechanical transmission
US7455608B2 (en) * 2003-03-29 2008-11-25 Drivetec (Uk) Limited Four branch differential transmission systems
US8425358B2 (en) * 2008-03-11 2013-04-23 Limited liability company “Altera” Hybrid drive for a transportation means
RU2488501C1 (en) * 2012-02-24 2013-07-27 Дмитрий Игоревич Леонов Electromechanical device for braking power recuperation
EP2639091B1 (en) * 2012-03-12 2015-05-06 Ricardo, Inc. Power split electric all-wheel drive

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4233858A (en) * 1976-12-27 1980-11-18 The Garrett Corporation Flywheel drive system having a split electromechanical transmission
US7455608B2 (en) * 2003-03-29 2008-11-25 Drivetec (Uk) Limited Four branch differential transmission systems
US8425358B2 (en) * 2008-03-11 2013-04-23 Limited liability company “Altera” Hybrid drive for a transportation means
RU2488501C1 (en) * 2012-02-24 2013-07-27 Дмитрий Игоревич Леонов Electromechanical device for braking power recuperation
EP2639091B1 (en) * 2012-03-12 2015-05-06 Ricardo, Inc. Power split electric all-wheel drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100400928C (en) Four branch differential transmission systems.
CN103448528B (en) hybrid power coupling device
CN109555853B (en) Electric vehicle
CN102844588B (en) Continuously variable transmission device having power split
CN102107604B (en) Hybrid driving system for automobile and gear operating method thereof
CN100567768C (en) The actuating unit of hybrid vehicle
CN103775578B (en) Hybrid gearbox
CN101454594B (en) Electrically variable transmission having three planetary gear sets, two fixed interconnections and clutched input
KR20150023606A (en) Planetary gear system using two input characteristic and gear module thereof and method for controlling the same
CN102069703A (en) Electromechanical hybrid power mobile automatic transmission drive system
CN103119329A (en) Transmission for an electric or hybrid drive mechanism
JP2005147404A (en) Hybrid power transmission mechanism
CN103303120A (en) Driving apparatus for hybrid vehicle
RU2488501C1 (en) Electromechanical device for braking power recuperation
US8556758B1 (en) Hybrid powertrain
RU2672829C1 (en) Electric car with flywheel energy battery
CN103216588B (en) Hybrid powertrain
RU2513192C1 (en) Machine braking power recuperator
CN210454446U (en) Hybrid power transmission device
CN102303515B (en) Power system of hybrid electric vehicle
CN201914108U (en) Electric-transmission bulldozer walking driving device
RU2453749C1 (en) Vehicle braking power recuperator
CN214822577U (en) Hybrid power coupling system and vehicle with same
CN102829140A (en) Automatic eight-gear hybrid gearbox
RU2657521C1 (en) Braking energy recovery electromechanical device