Автономное транспортное средство
Предлагаемое техническое решение относится к области автомобилестроения и может быть использовано в экологически приемлемых конструкциях электромобилей. Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в уменьшении габаритов и повышении маневренности транспортного средства, а также в уменьшении эксплуатационных расходов и улучшении экологических показателей. Поставленная техническая задача решается тем, что известное автономное транспортное средство, содержащее тепловой двигатель 1, электрогенератор 2, механически соединенный с валом теплового двигателя 1, и электрические двигатели, последовательно подсоединенные к выходу генератора, аккумуляторную батарею 4 и батарею конденсаторов 5, блок управления ими 10, согласно полезной модели, снабжено выпрямителем 3, инвертором 6, электрогенератором переменного тока, электрическими двигателями переменного тока 7, 8, причем все элементы расположены на одном шасси, выпрямитель подключен к выходу электрогенератора переменного тока, а к выходу выпрямителя параллельно друг другу подключены аккумуляторная батарея, батарея конденсаторов и инвертор, выход которого соединен с тяговыми электродвигателями переменного тока. 1 илл.
Предлагаемое техническое решение относится к области автомобилестроения и может быть использовано в экологически приемлемых конструкциях электромобилей.
Известно устройство (патент РФ №2278791, опубликован 2006.06.27), содержащее генератор на газообразном топливе, размещенный в корпусе. Там же установлены источник электропитания, емкость для топлива, трубопровод, преобразователь газообразного топлива в электрическую энергию, накопительные батареи, тяговая двигательная установка и система управления. Данное устройство имеет следующие недостатки: взрыво- и пожароопасность при аварийной ситуации и неправильном использовании, наличие механической связи двигателей усложняет кинематическую схему и снижает коэффициент полезного действия.
Известно устройство - (заявка на изобретение №93015873, опубликованная 1995.03.10), представляющее собой автопоезд, состоящий из сочленяемого с прицепом автомобиля с электромеханической трансмиссией из тяговых электродвигателей, электрогенераторов, двигателя внутреннего сгорания и механизма управления, образующих тяговый модуль, и энергетического модуля, содержащего двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, стартовую конденсаторную и тяговую аккумуляторную батареи и блок управления ими.
Данное устройство имеет следующие недостатки: транспортное средство выполнено в виде автопоезда, что в условиях города неприемлемо с точки зрения маневренности. Известное устройство содержит генераторы и электродвигатели постоянного тока,
которые дороги в обслуживании и менее надежны, чем машины переменного тока. Наличие двигателей внутреннего сгорания, при работе которых выхлопные газы содержат вредные вещества, ухудшают экологическую обстановку.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в уменьшении габаритов и повышении маневренности транспортного средства, а также в уменьшении эксплуатационных расходов и улучшении экологических показателей.
Поставленная техническая задача решается тем, что известное автономное транспортное средство, содержащее тепловой двигатель, электрогенератор, механически соединенный с валом теплового двигателя, и электрические двигатели, последовательно подсоединенные к выходу генератора, аккумуляторную батарею и батарею конденсаторов, блок управления ими, согласно полезной модели, снабжено выпрямителем, инвертором, электрогенератором переменного тока, электрическими двигателями переменного тока, причем все элементы расположены на одном шасси, выпрямитель подключен к выходу электрогенератора переменного тока, а к выходу выпрямителя параллельно друг другу подключены аккумуляторная батарея, батарея конденсаторов и инвертор, выход которого соединен с тяговыми электродвигателями переменного тока.
Кроме того, тепловой двигатель может быть выполнен в виде дизеля.
Кроме того, тепловой двигатель может быть выполнен в виде газовой турбины.
На рисунке представлена структурная схема предлагаемого автономного транспортного средства.
Автономное транспортное средство содержит тепловой двигатель 1, электрогенератор 2, механически соединенный с валом
теплового двигателя 1. К выходу электрогенератора 2 подключен выпрямитель 3, к выходу которого подключены параллельно друг другу аккумуляторная батарея 4, батарея конденсаторов 5, инвертор 6. Выход инвертора 6 соединен с тяговыми электродвигателями переменного тока 7, 8. Все элементы расположены на шасси 9. Блок управления 10 расположен там же и имеет прямые и обратные связи с указанными элементами структурной схемы.
У предлагаемого устройства возможны два режима работы: 1 - движение в зонах, где возможно использование теплового двигателя, и 2 - пуск и движение в экологически чистой зоне.
Режим 1.
По команде с блока управления 10 осуществляется пуск теплового двигателя 1 и механически связанного с ним электрогенератора 2, двигатель -генераторная установка преобразует потенциальную энергию топлива в электрическую. Полученное на выходе электрогенератора переменное напряжение преобразуется в постоянное в выпрямителе 3 и подается на инвертор 6. На выходе инвертора 6 получается напряжение с переменной частотой и амплитудой, которое подается на тяговые электродвигатели 7 и 8. Если энергии вырабатываемой двигатель-генераторной установкой не хватает, то по сигналу с блока управления 10 параллельно ей подключается комбинированный источник питания, состоящий из аккумуляторной 4 и конденсаторной 5 батарей.
Режим 2.
По команде с блока управления 10 тяговые электрические двигатели 7 и 8 получают питание от конденсаторной батареи 5, которая обеспечивает энергией пусковые режимы, требующие 2,5...3 кратного увеличения номинального тока, что обеспечивает максимальное тяговое усилие. По окончании режима пуска и выхода
на характеристику постоянства мощности, когда ток снижается до номинального, конденсаторная батарея 5 отключается, и вместо нее тяговые электродвигатели 7 и 8 получают питание от аккумуляторной батареи 4. Этим самым достигается щадящий режим работы аккумуляторный батареи, что ведет к продлению ее срока службы.
В режиме торможения осуществляется обратный поток энергии, которая поглощается в конденсаторной 5 и аккумуляторной 4 батареях.
Расположение на одном шасси всех элементов схемы делает его более маневренным. Наличие на борту трех источников электроэнергии позволяет значительно улучшить тягово-энергетические показатели. Использование машин переменного тока значительно упростит техническое обслуживание и снизит эксплуатационные расходы. Двигатель-генераторная установка работает по линии наибольшей экономичности, что позволяет снизить уровень загрязненности от выхлопных газов.
При осуществлении предлагаемого автономного транспортного средства могут быть использованы выполненные на заказ аккумуляторные батареи компании «Zonenshine». Конденсаторная батарея может быть набрана из суперконденсаторов, выпускаемых фирмами Epcos, Эконд, Эсма. Для изготовления выпрямителя и инвертора целесообразно использовать полупроводники фирм ABB, Siemens, Semicron, Ансальдо и др., выполненные по спецзаказу, предусматривающему выполнение силовой части и микроэлектроники на одном кристалле, включая и программное обеспечение с учетом законов частотного регулирования. Тяговые машины могут быть изготовлены на предприятиях электротехнического концерна «Динамо», Татэлектротяжмаша и др.
1. Автономное транспортное средство, содержащее тепловой двигатель, электрогенератор, механически соединенный с валом теплового двигателя, и электрические двигатели, последовательно подсоединенные к выходу генератора, аккумуляторную батарею и батарею конденсаторов, блок управления, отличающееся тем, что оно снабжено выпрямителем, инвертором, электрогенератором переменного тока, электрическими двигателями переменного тока, причем все элементы расположены на одном шасси, выпрямитель подключен к выходу электрогенератора переменного тока, а к выходу выпрямителя параллельно друг другу подключены аккумуляторная батарея, батарея конденсаторов и инвертор, выход которого соединен с тяговыми электродвигателями переменного тока.
2. Автономное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что тепловой двигатель выполнен в виде дизеля.
3. Автономное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что тепловой двигатель выполнен в виде газовой турбины.
