Транспортное средство с электродвигателем, устройство зарядки, система зарядки

Транспортное средство с электродвигателем, устройство зарядки, система зарядки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к транспортному средству с электродвигателем с перезаряжаемым накопителем энергии, который может быть заряжен от внешнего источника электроэнергии, устройству зарядки для зарядки транспортного средства с электродвигателем и системе зарядки, включающей в себя вышеперечисленное.

Более конкретно настоящее изобретение относится к схеме для бесперебойного обеспечения электроэнергией для контрольных операций в процессе зарядки накопителя энергии.

Уровень техники

В последнее время, с учетом проблем окружающей среды, привлекают внимание транспортные средства с электродвигателем, такие как электромобили, транспортные средства с гибридным приводом и транспортные средства на топливных элементах.

Такое транспортное средство с электродвигателем имеет встроенный перезаряжаемый накопитель энергии для питания электродвигателя и для превращения кинетической энергии в электроэнергию для накопления во время рекуперативного торможения.

Обычно транспортные средства с электродвигателем используют встроенную систему зарядки для зарядки накопителя от внешнего источника энергии, например от сети общего пользования.

Например, в публикации JP 08-107606 описано зарядное устройство для транспортного средства с электродвигателем, включающее в себя систему контроля приоритета зарядки, для запрета режима движения транспортного средства с электродвигателем, даже при включенном главном выключателе, до тех пор, пока зарядное напряжение поступает от зарядного устройства, и для продолжения зарядки батареи.

Таким образом, подзарядка накопителей энергии транспортного средства с электродвигателем происходит согласно заданным приоритетам, даже в том случае, если главный выключатель установлен ошибочно.

В наши дни привлекает внимание подзарядка встроенного накопителя энергии транспортного средства с гибридным приводом от внешнего источника питания с целью увеличить экономичность расхода топлива.

Для того чтобы подавать достаточно энергии для создания движущей силы транспортного средства с электродвигателем, накопитель энергии должен обеспечивать достаточно высокое напряжение для зарядки.

Для эффективной зарядки накопителя энергии, имеющего высокое напряжение, желательна оптимизация зарядного тока и зарядного напряжения.

По этой причине общепринятой практикой стала установка на подобные транспортные средства с электродвигателем преобразующего устройства для изменения зарядного напряжения и зарядного тока, поступающего от внешнего источника энергии, на подходящие для данного накопителя.

Преобразующее устройство состоит из переключающего элемента, например транзистора.

Поэтому преобразование электроэнергии преобразующим устройством требует контрольного сигнала (например, напряжения управления или базового тока), чтобы выполнить операцию переключения транзистора.

В большинстве случаев такой контрольный сигнал создается устройством управления, работающим с накопителем энергии низкого напряжения, имеющим низкое напряжение на выходе, например 12В или 24В, подводимое отдельно от заряжаемого накопителя.

Таким образом, когда накопитель энергии низкого напряжения переходит в состояние переразряда, то есть, когда батарея "села", становится невозможно активировать устройство управления, даже в случае, если транспортное средство с электродвигателем подключено к внешнему источнику энергии.

В результате преобразование энергии с помощью устройства преобразования не может быть выполнено, и зарядка от внешнего источника энергии становится невозможной.

Решением проблемы может быть понижение напряжения накопителя энергии высокого напряжения при помощи преобразователя напряжения и использование его для "севшего" накопителя энергии низкого напряжения. Тем не менее, сигнал управления для устройства управления все так же должен создаваться с помощью устройства управления, которое использует энергии низкого напряжения из накопителя энергии низкого напряжения.

Таким образом, проблема остается нерешенной.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение было создано для решения этой проблемы, и его задачей является создание транспортного средства с электродвигателем с перезаряжаемым накопителем энергии и возможностью зарядки от внешнего источника электроэнергии, устройства зарядки и системы зарядки, которая сохранит электроэнергию для работы устройства управления, управляющего зарядкой от внешних источников энергии и, таким образом, осуществит бесперебойную зарядку от внешних источников энергии.

Согласно одному аспекту настоящее изобретение предусматривает транспортное средство с электродвигателем, имеющее перезаряжаемый первый накопитель энергии и обеспечивающее зарядку накопителя энергии от внешнего источника.

Согласно первому аспекту транспортное средство с электродвигателем включает в себя: участок приема соединительного устройства, подключаемый во время зарядки к соединительному блоку снаружи от транспортного средства с электродвигателем для получения электроэнергии от внешнего источника; устройство преобразования энергии для преобразования электроэнергии от внешнего источника, поступающей по соединению соединительного блока и участка приема соединительного устройства для зарядки первого накопителя энергии; второй перезаряжаемый накопитель энергии, имеющий более низкое напряжение на выходе, чем первый накопитель; блок управления, оперирующий с электроэнергией от второго накопителя и контролирующий работу по преобразованию энергии устройства преобразования; и зарядное устройство низкого напряжения для зарядки второго накопителя энергии независимо от текущего режима работы устройства управления, когда соединительный блок соединен с участком приема соединительного устройства.

Согласно первому аспекту в транспортном средстве с электродвигателем, когда соединительное устройство соединено для зарядки с первым встроенным накопителем энергии, второй накопитель энергии заряжается независимо от режима работы устройства управления.

Поэтому, даже если второй накопитель энергии находится в состоянии переразряда и не может осуществлять питание в то время, когда соединительный блок соединен с транспортным средством с электродвигателем, устройство управления может питаться электроэнергией от зарядного устройства низкого напряжения.

Следовательно, устройство управления позволяет устройству преобразования осуществлять работу по преобразованию энергии независимо от степени зарядки второго накопителя энергии, так что первый накопитель энергии может бесперебойно заряжаться.

Предпочтительно, чтобы зарядное устройство низкого напряжения включало в себя генератор энергии для получения хотя бы части электроэнергии от внешнего источника питания и пассивного создания энергии низкого напряжения для зарядки второго накопителя энергии.

Альтернативно, или предпочтительно, чтобы участок приема соединительного устройства был приспособлен для получения энергии низкого напряжения для зарядки второго накопителя энергии, полученной от внешних источников энергии; зарядное устройство низкого напряжения включало линию внешнего источника энергоснабжения для зарядки второго накопителя энергии энергией низкого напряжения, полученной через участок приема соединительного устройства.

Альтернативно, или предпочтительно, чтобы зарядное устройство низкого напряжения включало устройство понижения напряжения для понижения напряжения на выходе первого накопителя энергии и пассивного создания энергии низкого напряжения для зарядки второго накопителя, и релейный блок, соединяющий первый накопитель энергии и устройство понижения напряжения для их электрического соединения/разъединения; причем релейный блок электрически связывает первый накопитель энергии с устройством понижения напряжения, в ответ на управляющую команду, которая дается, когда соединительный блок соединен с участком приема соединительного устройства.

Согласно второму аспекту настоящее изобретение предусматривает зарядное устройство для транспортного средства с электродвигателем со встроенным перезаряжаемым первым накопителем энергии для зарядки первого накопителя энергии с помощью внешнего источника энергии.

Транспортное средство с электродвигателем имеет устройство преобразования для преобразования электроэнергии, получаемой от внешнего источника энергии во время зарядки, и для зарядки первого накопителя энергии, причем второй перезаряжаемый накопитель энергии имеет более низкое напряжение на выходе, чем первый накопитель энергии, и устройство управления, работающее на электроэнергии второго накопителя энергии и управляющее работой по преобразованию энергии устройства преобразования.

Согласно аспекту изобретения зарядное устройство транспортного средства с электродвигателем включает в себя соединительный блок, соединяемый на время зарядки с транспортным средством с электродвигателем, для электрического соединения внешнего источника энергии и транспортного средства с электродвигателем; и зарядное устройство низкого напряжения для зарядки второго накопителя энергии независимо от режима работы устройства управления транспортного средства с электродвигателем, когда соединительный блок подсоединен к транспортному средству с электродвигателем.

Согласно аспекту зарядного устройства транспортного средства с электродвигателем, когда соединительный блок соединен с транспортным средством с электродвигателем для зарядки первого накопителя энергии, установленного на транспортном средстве с электродвигателем, второй накопитель энергии заряжается независимо от режима работы устройства управления.

Поэтому, даже если второй накопитель энергии находится в состоянии переразряда и не может осуществлять питание в то время, когда соединительный блок соединен с транспортным средством с электродвигателем, устройство управления может питаться электроэнергией от зарядного устройства низкого напряжения.

Следовательно, устройство управления позволяет устройству преобразования осуществлять работу по преобразованию энергии независимо от степени зарядки второго накопителя энергии, таким образом, первый накопитель энергии может быть заряжен бесперебойно.

Предпочтительно, чтобы зарядное устройство низкого напряжения включало в себя генератор энергии низкого напряжения для получения электроэнергии от внешних источников энергии и пассивного создания энергии низкого напряжения для зарядки второго накопителя энергии; и соединительный блок, приспособленный для снабжения транспортного средства с электродвигателем энергией низкого напряжения от внешнего источника энергии.

Транспортное средство с электродвигателем согласно второму аспекту имеет силовой провод для зарядки второго накопителя энергии энергией низкого напряжения, поступающей через соединительный блок.

Альтернативно или предпочтительно транспортное средство с электродвигателем также имеет устройство понижения напряжения для понижения напряжения на выходе из первого накопителя энергии и пассивного создания энергии низкого напряжения для зарядки второго накопителя энергии, и релейный блок, соединяющий первый накопитель энергии и устройство понижения напряжения для электрического соединения/разъединения.

Зарядное устройство низкого напряжения включает в себя устройство создания команд для подачи управляющих команд переключателю транспортного средства с электродвигателем, переключающего релейный блок на электрическое соединение первого накопителя энергии с устройством понижения напряжения, в ответ на подсоединение соединительного блока к транспортному средству с электродвигателем.

Согласно следующему аспекту настоящее изобретение предусматривает систему зарядки транспортного средства с электродвигателем, включающую в себя: транспортное средство с электродвигателем с установленным первым перезаряжаемым накопителем энергии; зарядное устройство транспортного средства с электродвигателем для зарядки первого накопителя энергии, установленного на транспортном средстве с электродвигателем, с помощью внешнего источника энергии.

Зарядное устройство транспортного средства включает в себя соединительный блок, соединенный с транспортным средством с электродвигателем, на время зарядки, для электрического соединения внешнего источника энергии и транспортного средства с электродвигателем.

Транспортное средство с электродвигателем имеет устройство преобразования для преобразования электроэнергии, получаемой от внешнего источника энергии во время зарядки, и для зарядки первого накопителя энергии, второй перезаряжаемый накопитель энергии, имеющий более низкое напряжение на выходе, чем первый накопитель энергии, и устройство управления, работающее на электроэнергии второго накопителя энергии и управляющее работой по преобразованию энергии устройства преобразования.

Согласно данному аспекту система зарядки транспортного средства с электродвигателем включает в себя зарядное устройство низкого напряжения, для зарядки второго накопителя энергии, независимо от режима работы устройства управления, когда соединительный блок подсоединен к транспортному средству с электродвигателем.

Согласно аспекту зарядного устройства транспортного средства с электродвигателем, когда соединительный блок соединен с транспортным средством с электродвигателем для зарядки первого накопителя энергии, установленного на транспортном средстве с электродвигателем, второй накопитель энергии заряжается независимо от режима работы устройства управления.

Поэтому, даже если второй накопитель энергии находится в состоянии переразряда и не может осуществлять питание в то время, когда соединительный блок соединен с транспортным средством с электродвигателем, устройство управления может питаться электроэнергией от зарядного устройства низкого напряжения.

Следовательно, устройство управления позволяет устройству преобразования осуществлять работу по преобразованию энергии независимо от степени зарядки второго накопителя энергии, так что первый накопитель энергии может быть заряжен бесперебойно.

Предпочтительно, чтобы зарядное устройство низкого напряжения включало в себя генератор энергии для получения хотя бы части электроэнергии от внешнего источника питания и пассивного создания энергии низкого напряжения для зарядки второго накопителя энергии.

Более предпочтительно, чтобы генератор энергии низкого напряжения был установлен на транспортном средстве с электродвигателем и приспособлен для получения хотя бы части электроэнергии от внешнего источника энергии, поступающей к транспортному средству с электродвигателем от подсоединенного соединительного блока.

Также предпочтительно, чтобы генератор энергии низкого напряжения имел соединительный блок, получающий хотя бы часть электроэнергии от внешнего источника питания, подключенного к транспортному средству с электродвигателем, и создавал энергию низкого напряжения, и приспособленного так, что энергия низкого напряжения поставлялась бы через соединительный блок второму накопителю энергии транспортного средства с электродвигателем.

Более предпочтительно, чтобы зарядное устройство низкого напряжения имело устройство понижения напряжения для понижения напряжения на выходе первого накопителя энергии и пассивного создания энергии низкого напряжения для зарядки второго накопителя энергии, и релейный блок для их электрического соединения/разъединения; также релейный блок электрически соединяет первый накопитель энергии и устройство понижения напряжения, когда соединительный блок подключен к транспортному средству с электродвигателем.

Более предпочтительно, чтобы зарядное устройство низкого напряжения также имело устройство создания команд для создания управляющих команд, побуждающий релейный блок выполнить электрическое соединение первого накопителя энергии с устройством понижения напряжения, в ответ на присоединение соединительного блока и транспортного средства с электродвигателем, и устройство создания команд, установленное на соединительный блок, и работающее за счет получения электроэнергии от внешнего источника питания.

Согласно настоящему изобретению, когда встроенный перезаряжаемый накопитель энергии транспортного средства с электродвигателем заряжается от внешнего источника энергии, электроэнергия для работы устройства управления, управляющего зарядкой от внешнего источника энергии, поступает бесперебойно и, таким образом, зарядка накопителя энергии от внешнего источника энергии осуществляется бесперебойно.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - общий вид устройства системы зарядки транспортного средства с электродвигателем в соответствии с Вариантом 1 настоящего изобретения.

Фиг. 2 - схематический вид значительной части системы зарядки транспортного средства с электродвигателем в соответствии с Вариантом 1 настоящего изобретения.

Фиг. 3 - схематический вид инвертера и электродвигателя-генератора.

Фиг. 4 - нуль-фазовая эквивалентная схема инвертера и электродвигателя-генератора в режиме нулевого напряжения.

Фиг. 5 - схематический вид значительной части системы зарядки транспортного средства с электродвигателем в соответствии с Вариантом 2 настоящего изобретения.

Фиг. 6 - схематический вид изображения значительной части системы зарядки транспортного средства с электродвигателем в соответствии с Вариантом 2 настоящего изобретения.

Наилучшие способы осуществления изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На чертежах одинаковые или соответствующие элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями, поэтому их повторное описание не будет повторяться.

Вариант 1

Согласно на Фиг. 1 система 1 зарядки транспортного средства с электродвигателем в соответствии с Вариантом 1 настоящего изобретения включает в себя транспортное средство 100 и устройство 210 зарядки транспортного средства с электродвигателем.

Транспортное средство 100 с электродвигателем в целом относится к транспортным средствам, имеющим электродвигатель как источник движущей силы и накопитель энергии для снабжения встроенного электродвигателя электроэнергией, и включает в себя, как минимум, электромобиль, транспортное средство с гибридным приводом и транспортное средство на топливных элементах.

В настоящем варианте транспортное средство с гибридным приводом, имеющее электродвигатель и встроенный двигатель внутреннего сгорания и движущееся за счет движущей силы электродвигателя и двигателя, приспособленным к оптимальному соотношению, будет описываться как транспортное средство 100.

Устройство 201 зарядки транспортного средства с электродвигателем для зарядки встроенного накопителя энергии транспортного средства 100 от сети общего пользования, как примера внешнего источника энергии, включает в себя соединительный блок 200 и станцию 202 зарядки.

Соединительный блок 200 соединен со станцией 202 зарядки с помощью силового провода ACL, выполненного, например, в виде шлангового кабеля.

Станция 202 зарядки использует электроснабжение от сети общего пользования дома 204, проходящей через линию внешнего источника PSL энергоснабжения и проводящей энергию на соединительный блок 200.

Во время зарядки соединительный блок 200 присоединяется к транспортному средству 100 и электрически соединяется с электрической сетью общего пользования, как источник электроэнергии для транспортного средства 100.

Транспортное средство 100 имеет участок приема соединительного устройства (не показан), который соединяется с соединительным блоком 200 для энергоснабжения от сети общего пользования.

Внешний источник энергии, подводимый через соединительный блок 200 к транспортному средству 100, может быть электроэнергией, выработанной солнечной батареей, установленной на крыше дома 204.

Устройство хранения для соединительного блока 200, или механизм для сматываемого силового провода ACL, присоединенного к соединительному блоку 200 (оба не показаны), могут быть добавлены к станции 200 зарядки.

Более того, на станции 202 зарядки может быть установлено учетное устройство или устройство безопасности.

Фиг. 2 схематически иллюстрирует значительную часть системы зарядки транспортного средства с электродвигателем в соответствии с Вариантом 1 настоящего изобретения.

Согласно Фиг. 2 транспортное средство 100 имеет основные батареи MB1 и MB2, первый конвертер (CONV1) 8-1, второй конвертер (CONV2) 8-2, первый инвертер (INV1) 30-1, второй инвертер (INV2) 30-2, первый электродвигатель-генератор (MG1) 34-1, второй электродвигатель-генератор (MG2) 34-2, дополнительную батарею SB, преобразователь 10 постоянного тока в постоянный и контроллер 2.

Основные батареи MB1 и MB2 являются перезаряжаемыми накопителями энергии с питанием от постоянного тока, которые обмениваются электроэнергией с электродвигателями-генераторами 34-1 и 34-2, для создания движущей силы транспортного средства 100 во время движения.

В качестве примера основные батареи MB1 и MB2 могут быть никель-гидридными батареями. Также могут быть использованы другие типы батарей, такие как литий-ионные или ионисторы.

Каждая из основных батарей MB1 и MB2 состоит из ряда последовательных электрических батарей, имеющих относительно высокое напряжение на выходе от 300 до 500 В, например, чтобы обеспечивать достаточно значительное количество энергии, побуждающее электродвигатели-генераторы 34-1 и 34-2 создавать движущую силу.

Число основных батарей, устанавливаемых на транспортное средство 100, определяется в зависимости от необходимых ходовых качеств транспортного средства 100 и может составлять от одной до трех и более, не ограничиваясь двумя.

Основная батарея MB1 электрически соединена с первым конвертером 8-1 положительной линией PL1 электропитания и отрицательной линией NL1 электропитания.

Основная батарея MB2 электрически соединена с первым конвертером 8-2 положительной линией PL2 электропитания и отрицательной линией NL2 электропитания.

В положительную электрическую линию PL1 и отрицательную электрическую линию NL1 и положительную электрическую линию PL2 и отрицательную электрическую линию NL2 включены системные реле SMR1 и SMR 2, соответственно.

Системные реле SMR1 и SMR2 электрически соединены или разъединены с основными батареями MB1 и MB2 и конвертерами 8-1 и 8-2 в ответ на сигналы SE1 и SE2 включения системы, поступающие от устройства 2 управления, соответственно.

Более конкретно, когда от устройства 2 управления поступают сигналы SE1 и SE2 включения системы, системные реле становятся проводящими.

Конвертеры 8-1 и 8-2 - это устройства изменения напряжения, расположенные между соответствующими основными батареями MB1 и MB2 и основной положительной линией MPL электропитания и основной отрицательной линией MNL электропитания, для осуществления операций изменения вольтажа, соответственно.

В частности, конвертеры 8-1 и 8-2 присоединены параллельно основной положительной линией MPL электропитания и основной отрицательной линией MNL электропитания и контролируют количество энергии, проходящей через основные батареи MB1 и MB2 и основной положительной линией MPL электропитания и основной отрицательной линией MNL электропитания, соответственно.

Более конкретно конвертеры 8-1 и 8-2 способны увеличивать разряженную энергию (энергию выхода) из основных батарей MB1 и MB2 и выводят результирующую энергию на основную положительную электрическую линию MPL и основную отрицательную электрическую линию MNL, соответственно способны понижать рекуперированную энергию, подводимую из основной положительной линии MPL электропитания и основной отрицательной линии MNL электропитания, и выводят результирующую энергию на основные батареи MB1 и MB2, соответственно.

Это сделано для повышения напряжения, подводимого к электродвигателям-генераторам 34-1 и 34-2 для увеличения рабочего диапазона электродвигателей-генераторов 34-1 и 34-2.

Например, конвертеры 8-1 и 8-2 делаются в виде "режущего" повышающего/понижающего контура, способного выполнять как повышение, так и понижение напряжения, переключаясь с помощью переключающего элемента (контур замкнут/разомкнут).

Данные операции по изменению напряжения контролируются командами PWC1 и PWC2 переключения соответственно, поступающими от устройства 2 управления, которое будет описано позднее.

Между основной положительной линией MPL электропитания и основной отрицательной линией MNL электропитания установлен сглаживающий конденсатор C, с помощью которого уменьшается колебательный компонент при обмене электроэнергией между основной положительной линией MPL электропитания и основной отрицательной линией MNL электропитания.

С другой стороны основной положительной линии MPL электропитания и основной отрицательной линии MNL электропитания установлены инвертеры 30-1 и 30-2, которые подключены параллельно.

Инвертеры 30-1 и 30-2 подключены с помощью электрического соединения к электродвигателям-генераторам 34-1 и 34-2 соответственно и выполняют преобразование энергии между основной положительной линией MPL электропитания и основной отрицательной линией MNL электропитания.

Каждый из двух инвертеров 30-1 и 30-2 состоит из мостовой схемы, включающей трехфазные рычаги, операции по преобразованию энергии контролируются управляющими командами PWM1 и PWM2, поступающими от контроллера 2, который будет описан позднее.

В частности, когда транспортное средство 100 движется, инвертеры 30-1 и 30-2 обмениваются электроэнергией с электродвигателями-генераторами 34-1 и 34-2 в соответствии с режимом движения или командами водителя.

Во время зарядки транспортного средства 100 инвертеры 30-1 и 30-2 работают в синхронном режиме, чтобы преобразовывать электрическую энергию, поступающую от сети общего пользования (однофазный переменный ток), подводимую к электродвигателям-генераторам 34-1 и 34-2, в постоянный ток, и подводят ее к основным батареям MB1 и MB2 через основную положительную электрическую линию MPL и основную отрицательную электрическую линию MNL.

Электродвигатели-генераторы 34-1 и 34-2 являются вращающимися электрическими машинами, которые могут двусторонне преобразовывать электроэнергию и вращательную движущую силу, и вращательная движущая сила, созданная электродвигателями-генераторами 34-1 и 34-2, передается через раздаточный механизм и приводной вал, на приводной вал (все не показаны).

В частности, электродвигатели-генераторы 34-1 и 32-2 каждый способны создавать вращательную движущую силу от переменного тока энергии, поступающей от инвертеров 30-1 и 30-2 соответственно, и способны создавать электроэнергию из вращательной движущей силы, полученной от двигателя (не показан) или во время регенеративного торможения транспортного средства 100.

В качестве примера, электродвигатели-генераторы 34-1 и 34-2 являются трехфазными синхронными вращающими электрическими машинами, имеющими вал с постоянным магнитом.

Далее статоры электродвигателей-генераторов 34-1 и 34-2 имеют Y- (звездообразную) трехфазную обмотку.

Обмотка статора в каждой фазе электрически соединена с соответствующей фазой инвертеров 30-1 и 30-2, соответственно.

Далее нейтральные точки N1 и N2 обмотки статоров электрически соединены с положительной линией ACLp электропитания и отрицательной линией ACLn питания, создавая линию ACL питания, соответственно, когда соединительный блок 200 подсоединен к транспортному средству 100.

Преобразователь 10 постоянного тока в постоянный подключен к положительной линии PL1 электропитания и отрицательной линии NL1 электропитания параллельно с конвертером 8-1, понижая часть электроэнергии, проходящей по положительной линии PL1 электропитания и отрицательной линии NL1 электропитания, для создания энергии низкого напряжения, и выдавая энергию низкого напряжения (положительный электрод) на основную электрическую линию MDCL низкого напряжения постоянного тока.

Отрицательный электрод преобразователя 10 постоянного тока в постоянный подключен к корпусу транспортного средства с электродвигателем (земля).

Здесь "энергия низкого напряжения" обозначает более низкое напряжение, чем выходное напряжение главных батарей MB1 и MB2, и в качестве примера может быть равно 12 В (или 24 В).

Например, преобразователь 10 постоянного тока в постоянный является так называемым "трансформатором": контуром изменения напряжения, который преобразовывает постоянный ток в переменный ток, напряжение которого изменяется с помощью обмотки, и переменный ток с измененным напряжением снова преобразовывается в постоянный ток.

Сама операция изменения напряжения управляется с помощью переключающей команды SWP, поступающей от устройства 2 управления, которое будет описано далее.

Дополнительная батарея SB - это перезаряжаемый накопитель энергии постоянного тока, установленный между основной линией MDCL электропитания низкого напряжения постоянного тока и корпусом транспортного средства с электродвигателем (землей).

Дополнительная батарея SB заряжается энергией низкого напряжения от преобразователя 10 постоянного тока в постоянный, подводимого через основную электрическую линию MDCL электропитания низкого напряжения постоянного тока, и до начала подвода энергии от преобразователя 10 постоянного тока в постоянный (например, во время запуска системы транспортного средства 100), он подводит энергию низкого напряжения к устройству 2 управления.

Дополнительная батарея SB, например, может являться свинцовой накопительной батареей, номинальное выходное напряжение которой должно равняться 12 В.

Когда номинальное выходное напряжение дополнительной батареи SB составляет 12 В, выходное напряжение преобразователя постоянного тока в постоянный должно равняться 14 В, таким образом, дополнительная батарея SB может быть заряжена под нагрузкой.

Устройство 2 управления в основном управляет контрольными операциями транспортного средства 100 и, в качестве примера, состоит, в качестве основного элемента, из микрокомпьютера, включающего в себя центральный процессор, и блоков памяти, так же как ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) и ОЗУ (оперативное запоминающее устройство).

Устройство 2 управления работает от энергии низкого напряжения, подводимой через электрическую линию DCL низкого напряжения постоянного тока, подсоединенную к основной линии MDCL электропитания низкого напряжения постоянного тока.

В частности, когда от водителя поступает команда на включение (не показана), устройство 2 управления создает сигналы SE1 и SE2 включения системы, электрически подключает основные батареи MB1 и MB2 к конвертерам 8-1 и 8-2 и использует переключающие команды PWC1 и PWC2 на конвертерах 8-1 и 8-2 для зарядки основной положительной линии MPL электропитания и основной отрицательной линии MNL электропитания до установленного напряжения.

В это время устройство 2 управления применяет переключающую команду SWP к преобразователю 10 постоянного тока в постоянный, чтобы он начал поставлять энергию низкого напряжения.

Таким образом, включаются системы транспортного средства 100.

После включения системы устройство 2 управления использует команды PWM1 переключения и PWM2 к инвертерам 30-1 и 30-2, чтобы создать необходимую движущую силу в соответствии с командами водителя.

Когда система транспортного средства 100 остановлена и соединительный блок 200 подсоединен к транспортному средству 100, устройство 2 управления начинает операцию по зарядке основных батарей MB1 и MB2.

В частности, устройство 2 управления использует сигналы SE1 и SE2 включения системы, так что главные батареи MB1 и MB2 электрически подключаются к конвертерам 8-1 и 8-2.

Затем устройство 2 управления использует команды PWM1 переключения и PWM2 к инвертерам 30-1 и 30-2 и применяет переключающие команды PWC1 и PWC2 к конвертерам 8-1 и 8-2.

Как указано выше, устройство 2 управления управляет и системами включения транспортного средства 100, и зарядными операциями основных батарей MB1 и MB2.

Далее будут описаны зарядные операции основных батарей MB1 и MB2.

Фиг. 3 схематически показывает конфигурацию инвертеров 30-1 и 30-2 и электродвигателей-генераторов 34-1 и 34-2.

Как показано на Фиг.3, инвертер 30-1 состоит из транзисторов Q1Up и Q1Un, транзисторов Q1Vp и Q1Vn и транзисторов Q1Wp и Q1Wn, составляющих U-, V- и W-фазы ключевых контуров, соответственно, каждый из которых соединен между основной положительной линией MPL электропитания и основной отрицательной линией MNL электропитания.

Узлы N1U, N1V и N1W соединений транзисторов в соответствующих контурах подсоединены к соответствующим катушкам обмотки статора электродвигателей-генераторов 34-1, и напряжения соответствующей фазы подаются электродвигателю-генератору 34-1.

В качестве примера транзисторы Q1Up, Q1Un, Q1Vp, Q1Vn, Q1Wp и Q1Wn могут состоять из переключающих элементов, таких как БТИЗ (биполярный транзистор с изолированным затвором).

Далее инвертеры 30-1 включают диоды D1Up, D1Un, D1Vp, D1Vn, D1Wp и D1Wn, каждый из которых подсоединен параллельно к соответствующим транзисторам, таким образом, чтобы ток обратной связи, проходящий со стороны генератора в сторону накопителя транзистора, имел одинаковое условное обозначение.

В инвертере 30-1 с помощью операций переключения соответствующих транзисторов в ответ на команду PWM1 переключения осуществляется работа по преобразованию энергии постоянного и переменного тока.

В частности, транзисторы Q1Up, Q1Vp и Q1Wp на верхнем плече (положительная сторона) присоединены к основной положительной электрической линии MPL и транзисторы Q1Un, Q1Vn и Q1Wn на нижнем плече (отрицательная сторона) присоединены к основной отрицательной линии электропитания, один с верхнего плеча и один с нижнего, и выбранные два транзистора переключаются в режим "Включено".

Одновременно не выбираются два транзистора, составляющих один контур плеча.

Таким образом, может быть получено шесть различных комбинаций транзисторов.

Далее, изменяя период (коэффициент заполнения) и фазу (частоты) проводимости каждого транзистора, можно управлять объемом и направлением преобразования электроэнергии (постоянный ток в переменный ток и переменный ток в постоянный ток).

Аналогично инвертеру 30-1 инвертер 30-2 состоит из транзисторов Q2Up и Q2Un, транзисторов Q2Vp и Q2Vn и транзисторов Q2Wp и Q2Wn, составляющих U-, V- и W-фазы ключевых контуров, соответственно.

Узлы N2U, N2V и N2W соединений транзисторов в соответствующих контурах подсоединены к соответствующим катушкам обмотки статора электродвигателя-генератора 34-2, и напряжения соответствующей фазы поставляются электродвигателю-генератору 34-2.

Далее инвертер 30-2 включает диоды D2Up, D2Un, D2Vp, D2Vn, D2Wp и D2Wn.

Операции преобразования энергии аналогичны операциям инвертера 30-1, описанным выше и, поэтому, повтора детального описания приведено не будет.

Далее, будут описаны операции инвертеров 30-1 и 30-2 и электродвигателей-генераторов 34-1 и 34-2 во время зарядки основных батарей MB1 и MB2 от сети общего пользования.

Инвертеры 30-1 и 30-2 соответствуют устройствам преобразования энергии в настоящем изобретении.

Когда основные батареи MB1 и MB2 заряжаются от сети общего пользования, инвертеры 30-1 и 30-2 работают в режиме нулевого напряжения, отличающегося от нормальных операций переключения, описанных выше.

В режиме нулевого напряжения три транзистора совместно переключаются (включаются или выключаются), в каждом верхнем плече или нижнем плече.

В этом режиме три элемента переключения верхнего плеча имеют одинаковое положение (все включены или все выключены) и три транзистора нижнего плеча также имеют одинаковое положение.

Фиг. 4 показывает нуль-фазовую эквивалентную схему инвертеров 30-1 и 30-2 и электродвигателей-генераторов 34-1 и 34-2.

Ссылаясь на Фиг. 4, когда инвертеры 30-1 и 30-2 работают в режиме нулевого напряжения, как описано выше, три транзистора Q1Up, Q1Vp и Q1Wp и диоды