ЭЛЕКТРОВЕЛОСИПЕД Российский патент 1997 года по МПК B62K11/00 

Изобретение относится к наземным колесным транспортным средствам, приводимых в действие как мускульной силой человека, так и посредством использования источника электрической энергии.

Известен электровелосипед, содержащий раму, ведущее колесо, мускульный привод ведущего колеса, состоящий из педалей и трансмиссии, и электрический привод того же ведущего колеса, состоящий из обратимой электрической машины, соединенной последовательно своими выводами с источником электрической энергии и выключателем с образованием замкнутого контура [1]
При движении данного электровелосипеда с частыми остановками, что является неизбежным в городских условиях, кинетическая энергия, полученная от источника электрической энергии аккумулятора, посредством обратимой электрической машины при работе в режиме двигателя, при торможении путем переключения обратимой электрической машины в режим генератора она преобразуется в тепловую энергию и рассеивается. Это снижает эффективность применения такого электровелосипеда.

Известен также автомобиль с гибридной энергетической установкой, содержащий электрический генератор с приводом от двигателя внутреннего сгорания, накопитель электрической энергии в виде конденсатора, электродвигатель и схему управления, предназначенную для совместного использования энергии конденсатора и генератора для улучшения динамических характеристик [2]
Энергетическая установка не исключает токсичные выбросы продуктов сгорания и имеет сложную конструкцию.

Задача изобретения создание комбинированного транспортного средства, которое не только бы использовало электрическую энергию на активном этапе движения, но и позволяло бы накапливать энергию на этапах равномерного движения, при движении под уклон и торможения.

Для решения данной задачи электровелосипед содержит ведущее колесо, мускульный привод ведущего колеса, состоящий из педалей и трансмиссии, и электрический привод ведущего колеса, состоящий из обратимой электрической машины, соединенной последовательно своими выводами с источником электрической энергии и выключателем с образованием замкнутого контура. Электрический привод снабжен источником электрической энергии в виде конденсатора с двойным электрическим слоем, образующим совместно с обратимой электрической машиной рекуперативную систему торможения. Замкнутый контур электропривода снабжен блоком регулирования разряда конденсатора. Блок регулирования разряда конденсатора выполнен в виде широтно-импульсного модулятора. Электрический привод снабжен обратимой электрической машиной, имеющей ротор с постоянными магнитами, предназначенными для создания магнитного потока возбуждения, регулятором заряда конденсатора и вентилем, которые соединены последовательно с конденсатором и обратимой электрической машиной и дополнительным источником энергии в виде аккумулятора и выключателем, предназначенным для подключения аккумулятора параллельно конденсатору. Накопитель энергии выполнен в виде конденсатора с двойным электрическим слоем, имеющим диэлектрик из карбонизированной бумаги.

Предлагаемый электровелосипед позволяет иметь динамические характеристики такой же величины как и у велосипедов с ДВС, но не имея вредных выбросов продуктов сгорания.

На фиг. 1 показана компоновочная схема электровелосипеда; на фиг. 2 - электрическая схема привода.

Электровелосипед содержит раму 1, рулевое ведомое колесо 2, ведущее колесо 3, мускульный цепной привод 4 и электрический привод 5 для ведущего колеса 3. Мускульный привод 4 состоит из кареточного механизма 6 с шатунами, педалями, ведущей звездочкой, цепи и ведомой звездочки на втулке заднего ведущего колеса 3. Электрический привод 5 состоит из источника 7 электрической энергии, соединенного с обратимой электрической машиной 8, ротор которой кинематически связан цепью с ведущим колесом 3. Источник 7 выполнен в виде конденсатора 9 с двойным электрическим слоем, имеющим диэлектрик из карбонизированной бумаги. Конденсатор 9 источника 7 совместно с обратимой электрической машиной 8 и выключателем 10 образуют замкнутый электрический контур рекуперативной системы торможения. Для регулирования разряда конденсатора 9 электрический контур рекуперативной системы торможения снабжен блоком 11 в виде широтно-импульсного модулятора.

Электрический привод 5 также снабжен блоком 12 и вентилем 13 и выключателем 14. При уменьшении напряжения на выводах обратимой электрической машины 8 вентиль 13 предотвращает разряд конденсатора 9. Обратимая электрическая машина 8 имеет ротор с постоянными магнитами для создания магнитного потока возбуждения. Дополнительно в состав электропривода включена аккумуляторная батарея 15, соединенная параллельно обратимой электрической машине 8 через выключатель 16.

Работа электровелосипеда.

При разомкнутых контактах выключателей 10, 14, 16 для создания движущей силы используется только мускульный привод 4 как на обычном велосипеде. Вся мускульная энергия велосипедиста преобразуется в кинетическую энергию движения.

При замыкании контактов выключателя 14 в процессе движения электровелосипеда обратимая электрическая машина 8 работает в режиме генератора, вырабатывающего электрическую энергию для заряда разряженного конденсатора 9 через регулятор 12 и вентиль 13. Таким образом одна часть мускульной энергии велосипедиста преобразуется в потенциальную энергию заряда конденсатора 9, а другая часть преобразуется в кинетическую энергию движения. Регулятор 12 отключает обратимую электрическую машину 8 при повышении напряжения на конденсаторе 9 выше заданной величины.

При замыкании контактов выключателя 10, в процессе движения электровелосипеда с малой скоростью, обратимая электрическая машина 8 работает в режиме двигателя, потребляющего электрическую энергию от заряженного конденсатора 9 и создающего усилие тяги от электропривода 5 в дополнение к усилию тяги от мускульного привода 4.

При замыкании контактов выключателя 16 в процессе движения электровелосипеда обратимая электрическая машина 8 работает в режиме двигателя, потребляющего электрическую энергию от аккумуляторной батареи 15.

Использование аккумуляторной батареи 15 целесообразно при поездках на большие расстояния с редкими остановками.

Аккумуляторную батарею 15 можно исключить из состава привода, если электровелосипед предназначен для передвижения по городу с частыми остановками.

Использование: в наземных колесных транспортных средствах, приводимым в действие как мускульной силой человека, так и посредством использования источника электрической энергии. Сущность изобретения: электровелосипед содержит раму, рулевое ведомое колесо, ведущее колесо, мускульный цепной привод и электрический привод для ведущего колеса, состоящий из обратимой электрической машины, ротор которой кинематически связан цепью с ведущим колесом. Источник выполнен в виде конденсатора с двойным электрическим слоем, имеющим диэлектрик из карбонизированной бумаги, образующий замкнутый электрический контур рекуперативной системы торможения. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электровелосипед, содержащий раму, рулевое ведомое колесо, ведущее колесо, мускульный привод ведущего колеса и электрический привод того же ведущего колеса, состоящий из обратимой электрической машины, соединенной последовательно своими выводами с источником электрической энергии и выключателем с образованием замкнутого электрического контура, отличающийся тем, что электрический привод снабжен источником электрической энергии в виде конденсатора с двойным электрическим слоем, образующим совместно с обратимой электрической машиной электрического привода ведущего колеса рекуперативную систему торможения. 2. Электровелосипед по п.1, отличающийся тем, что замкнутый контур электропривода снабжен блоком регулирования разряда конденсатора. 3. Электровелосипед по п. 2, отличающийся тем, что блок регулирования разряда конденсатора выполнен в виде широтно-импульсного модулятора. 4. Электровелосипед по п.1, отличающийся тем, что электрический привод снабжен обратимой электрической машиной, имеющей ротор с постоянными магнитами, предназначенными для создания магнитного потока возбуждения. 5. Электровелосипед по п.1, отличающийся тем, что электрический привод снабжен регулятором заряда конденсатора и вентилем, которые соединены последовательно с конденсатором и обратимой электрической машиной. 6. Электровелосипед по п.1, отличающийся тем, что электрический привод снабжен конденсатором с двойным электрическим слоем, имеющим диэлектрик из карбонизированной бумаги. 7. Электровелосипед по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным источником энергии в виде аккумулятора и выключателем, предназначенным для подключения аккумулятора параллельно конденсатору.