Энергонакопительная тормозная система для мобильных транспортных средств, оборудованных электроприводом

Исаков В.С., Ерейский А.В., Дериглазов В.С., Ткаченко А.Н.

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, Новочеркасск

Ключевые слова: тормозные устройства, энергонакопительное торможение, накопитель энергии, мотор-колесо, дифференциальный редуктор, мобильное транспортное средство, электропривод.

Аннотация. В статье рассматривается возможность совершенствования энергонакопительных тормозных устройств с маховичным накопителем, присоединенным к приводу технологической или транспортной машины посредством дифференциального планетарного передаточного механизма. Подобное конструктивное решение позволяет аккумулировать в маховике кинетическую энергию тормозимого объекта с последующим использованием при разгоне без преобразования в другие виды энергии. В случае применения предложенной энергонакопительной тормозной системы в конструкции мобильной машины сказываются ограничения, связанные с отсутствием локальной сети для сброса энергии приводного двигателя, работающего в генераторном режиме, а также невозможностью продолжительного сохранения кинетической энергии в маховичном накопителе. В качестве конструктивного решения по совершенствованию предложенной ранее схемы энергонакопительной тормозной системы рассмотрена возможность применения вместо маховика мотор-колеса, которое включает в свою конструкцию обратимый электродвигатель и колесо – элемент, обладающий значительным моментом инерции. Использование мотор-колеса позволит преобразовывать сохраненную кинетическую энергию в электрическую с сохранением в электрохимическом аккумуляторе мобильной машины. Произведенный анализ конструкций существующих мотор-колес позволил остановить выбор на прямоприводных мотор-колесах, позволяющих с большей эффективностью сохранять кинетическую энергию транспортной машины и с меньшими потерями преобразовывать ее в электрическую. Предложено схемное решение энергонакопительной тормозной системы с применением мотор-колеса в качестве накопителя и преобразователя кинетической энергии тормозимой машины, и обоснован принцип ее функционирования. Предварительная оценка объемов накапливаемой и сохраняемой в бортовом электрохимическом аккумуляторе энергии подтверждает работоспособность и эффективность предлагаемого конструктивного решения.

Accumulative braking system for mobile vehicles with electric drive

Isakov V.S., Ereisky A.V. Deriglazov V.S., Tkachenko A.N.

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk

Keywords: braking systems, accumulative braking, energy accumulator, in-wheel motor, differential gearbox, mobile vehicle, electric drive.

Abstract. The study considers the possibility of improving accumulative braking systems with a flywheel accumulator connected to the drive of a technological machine or a transport vehicle by means of a differential planetary transmission gear system. This design solution allows accumulating the kinetic energy of the decelerating body in the flywheel. It can be subsequently used during acceleration without conversion into other types of energy. When the proposed accumulative braking systems are used in a mobile machine, there are limitations associated with the lack of a local network for energy discharge of the drive motor operating in the generator mode. It is also impossible to save kinetic energy in the flywheel accumulator for a long time. In order to improve the previously proposed design of the accumulative braking system, we considered the possibility of using an in-wheel motor instead of a flywheel. It consists of a reversible electric motor and a wheel as an element with a significant moment of inertia. The use of an in-wheel motor will make it possible to convert the accumulated kinetic energy into electrical energy, which will be stored in the electrochemical accumulator of the mobile vehicle. We analysed the designs of existing in-wheel motors and chose the direct-drive motors, as they allow to save the kinetic energy of the transportation vehicle more efficiently and to convert it into electrical energy with less losses. In this article, we proposed a schematic design of the accumulative braking system with an in-wheel motor as an accumulator and a converter of the kinetic energy of the braking machine, and substantiated the principle of its functioning. A preliminary assessment of the amounts of energy accumulated and stored in the on-board electrochemical accumulator confirmed the applicability and efficiency of the proposed design.