Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к электромобилям, и может быть использовано в любой отрасли хозяйства для передвижения и транспортировки грузов.
Известно транспортное средство, имеющее вращающуюся электромашину, к которой подключена аккумуляторная батарея и которая связана через сцепную муфту с задней колесной парой. Транспортное средство имеет второй двигатель, выполненный в виде линейного двигателя, ротор которого размещен на транспортном средстве, а индуктор - на путевом полотне (см. а.с. СССР N 1708676 "Транспортное средство" заявл. 14.03.89, опубл. 30.01.92. МКИ B 61 B 13/04, B 60 K 6/00). При движении транспортного средства по участкам пути, имеющим путевое полотно с подводом электроэнергии, тяговый режим осуществляется посредством линейного двигателя. Одновременно с этим осуществляется зарядка аккумуляторной батареи от вращающейся электромашины, работающей в режиме генератора. На участках пути, где нет индуктора, тяговый режим осуществляется от электромашины, работающей в режиме двигателя, статор которой питается от аккумуляторной батареи.
Недостатком данного транспортного средства является необходимость наличия путевого полотна с подводом электроэнергии, что ограничивает область его применения и требует значительных затрат на строительство путевого полотна. Все это вместе взятое обусловливает низкие эксплуатационные характеристики транспортного средства.
Известно также транспортное средство, используемое на ограниченных по площади промышленных площадках, оборудованных электрическими сетями, взятое в качестве прототипа (см. а.с. СССР N 1664606 "Транспортное средство", М кл B 60 K 17/12, заявл. 31.05.89, опубл. 23.07.91).
Транспортное средство содержит шасси с двумя мостами с установленными на них колесами, редуктор, связывающий механические колеса переднего моста с тяговым электродвигателем, конденсаторную батарею, подключенную при помощи органов управления блока управления к тяговому электродвигателю, и зарядное устройство с вилкой.
Перед началом работы заряжают конденсаторную батарею от электросети, по окончании чего блок управления подключает ее к тяговому электродвигателю. Транспортное средство может находиться в движении до тех пор, пока не будет израсходована энергия конденсаторной батареи. Затем операцию заряда конденсаторной батареи от электросети необходимо повторить.
Прототип имеет тот же недостаток, что и аналог: не обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики транспортного средства. Это обусловлено тем, что радиус действия данного транспортного средства ограничен пределами площади, оборудованной электросетями, т.к. конденсаторная батарея требует постоянной подзарядки.
Технической задачей настоящего изобретения является создание транспортного средства, которое благодаря своим конструктивным особенностям обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики, за счет использования энергии, вырабатываемой самим транспортным средством в процессе его движения.
Согласно предлагаемому изобретению, известное транспортное средство, содержащее шасси с двумя мостами с установленными на них колесами, редуктор, связывающий механически колеса переднего моста с тяговым электродвигателем, конденсаторную батарею, подключенную при помощи органов управления блока управления к тяговому электродвигателю, и зарядное устройство с вилкой для подключения к электросети, в отличие от прототипа, дополнительно снабжено вторым тяговым электродвигателем, механически связанным через второй редуктор с колесами заднего моста, второй конденсаторной батареей, подключенной при помощи органов управления блока управления к второму тяговому электродвигателю, а в блок управления введена цепочка переключения периодичности работы электродвигателей.
При этом в заявляемом транспортном средстве цепочка переключения периодичности работы электродвигателей содержит последовательно соединенные стабилитрон, резистор, транзистор и катушку возбуждения реле, причем анод стабилитрона и эмиттер транзистора подключены к положительной обкладке второй конденсаторной батареи, а катод стабилитрона через резистор подключен к базе транзистора, коллектор которого соединен с отрицательной обкладкой второй конденсаторной батареи через катушку возбуждения реле, имеющего контакт, установленный в блоке управления в цепи включения первого тягового электродвигателя, и нормально разомкнутый контакт - в цепи включения второго тягового электродвигателя.
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что предлагаемое транспортное средство неизвестно и его конструкция не следует явным образом из излученного уровня техники, т. е. соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Предлагаемое транспортное средство может найти применение в различных отраслях хозяйства для передвижения и транспортировки грузов. Транспортное средство может быть изготовлено с помощью стандартного оборудования отечественного или импортного производства. Таким образом, заявляемое транспортное средство соответствует критерию "промышленная применимость".
Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу - значительно повысить эксплуатационные характеристики транспортного средства.
Снабжение транспортного средства второй конденсаторной батареей, подключенной к второму тяговому электродвигателю, механически связанному через второй редуктор с колесами заднего моста, позволяет осуществлять зарядку одной из двух конденсаторных батарей токами, индуцируемыми в обмотке соответствующего ей тягового электродвигателя, в то время, когда транспортное средство приводится в движение другим тяговым электродвигателем.
Введение в блок управления транспортного средства цепочки, периодически включающей в работу то один, то другой из тяговых электродвигателей, позволяет использовать эту накопленную в процессе движения, т.е. рекуперированную, энергию для приведения транспортного средства в движение.
Выполнение вышеупомянутой цепочки в виде последовательно соединенных стабилитрона, резистора и транзистора, в коллекторную цепь которого включена катушка возбуждения реле, имеющего контакты в цепях включения тяговых электродвигателей, обеспечивает поочередность переключения их работы из тягового режима в режим генерации рекуперированной энергии и обратно.
Таким образом, за счет периодического использования рекуперированной энергии достигаются высокие эксплуатационные свойства транспортного средства, а именно:
- во-первых, увеличивается радиус действия транспортного средства, т.к. значительно возрастает расстояние, покрываемое им без подзарядки конденсаторной батареи первого тягового электродвигателя, а следовательно, транспортное средство может покидать пределы площадки, оборудованной электросетями;
- во-вторых, повышается экономичность транспортного средства за счет снижения количества потребляемой электроэнергии, затрачиваемой на подзарядку конденсаторной батареи от электросети.
Кроме того, отпадает необходимость в использовании конденсаторных батарей большей емкости для увеличения дальности пробега транспортного средства без подзарядки.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - компоновочная схема транспортного средства, вид сбоку;
фиг. 2 - блок-схема электрооборудования транспортного средства;
фиг. 3 - принципиальная схема электрооборудования транспортного средства.
Транспортное средство содержит шасси 1 с установленными на нем колесами 2, редуктор 3, связывающий механически колеса 2 переднего моста 4 с тяговым электродвигателем 5, редуктор 6, связывающий механически колеса 2 заднего моста 7 с тяговым электродвигателем 8, и две автономные конденсаторные батареи 9 и 10.
Блок-схема содержит также блок 11 управления, подключающий при помощи органов 12 управления конденсаторную батарею 9 к тяговому электродвигателю 5 или конденсаторную батарею 10 - к тяговому электродвигателю 8 во время движения транспортного средства, и подключающий также конденсаторную батарею 9 к зарядному устройству 13 с вилкой 14 во время заряда батареи 9 от электросети.
Принципиальная схема электрооборудования транспортного средства содержит две схемы, одна из которых предназначена для управления работой тягового электродвигателя 5, а другая - для управления работой тягового электродвигателя 8.
Указанные схемы содержат соответственно конденсаторные батареи 9, 10, контакты 15, 16 специального ключа водителя, контакты 17, 18 тормозной педали, контакты 19 - 33 и 20 - 34 контроллера, обмотки 35, 37 и 36, 38 возбуждения тяговых электродвигателей 5, 8, резистивные элементы 39, 40 и катушки 41, 42 электромагнита.
Первая схема содержит также выпрямитель 43, предохранитель 44, резистор 45, индикаторный элемент 46 с контактами 47, 48.
Вторая схема содержит цепочку переключения периодичности работы двигателей 5 и 8, которая включает в себя последовательно соединенные стабилитрон 49, резистор 50 и транзистор 51.
Коллектор транзистора 51 соединен с отрицательной обкладкой конденсаторной батареи 10 через катушку 52 возбуждения реле, имеющего два контакта 53 и 54. Нормально замкнутый контакт 53 установлен в цепи включения тягового электродвигателя 5, а нормально разомкнутый контакт 54 - в цепи включения тягового электродвигателя 8.
Анод стабилитрона 49 и эмиттер транзистора 51 подключены к положительной обкладке конденсаторной батареи 10, а катод стабилитрона 49 через ограничительный резистор 50 подключен к базе транзистора 51.
Назначение элементов электрооборудования рассмотрим на примере одной из схем, а в скобках будут указаны соответствующие позиции элементов второй схемы.
Конденсаторные батареи 9 (10) служат источником электроэнергии для электродвигателей 5 (8), обеспечивая работу соответствующего из двигателей 5 (8) в тяговом режиме, приводящего в движение транспортное средство, а также служат аккумулятором электроэнергии в то время, когда соответствующий двигатель 5 (8) работает в режиме генерации.
Контакты 15 (16) предназначены для включения транспортного средства, контакты 17 (18), включаемые педалью тормоза, предназначены для подключения катушек 41 (42) электромагнита, растормаживающих транспортное средство.
В первом положении контроллера (вперед) работают соответственно группы контактов 33, 25, 27 (34, 26, 28). Во втором положении контроллера (назад) работают контакты 33, 29, 31 (34, 30, 32).
В третьем положении контроллера контакты 33 (34) размыкаются, а включаются контакты 21, 23 (22, 24), в результате чего секции обмоток возбуждения 35, 37 (36, 38), включенные последовательно в первом и втором положениях контроллера, включаются параллельно, и двигатель 5 (8) разгоняется до большей скорости.
Резистивные элементы 39 (40) служат для ограничения тока в момент трогания транспортного средства, а контакты 19 (20) предназначены для шунтирования сопротивления элементов 39 (40) в третьем положении контроллера, за счет чего увеличивается скорость транспортного средства.
Цепочка, включающая в себя стабилитрон 49, резистор 50 и транзистор 51 с катушкой 52 в коллекторной цепи, предназначена для автоматического попеременного переключения режимов работы электродвигателей 5 (8) - тягового режима и режима генерации электроэнергии - посредством контактов 53 (54).
Причем выбор напряжения стабилизации стабилитрона 49 определяется величиной заряда конденсаторной батареи 10, необходимой для работы электродвигателя 8 в тяговом режиме. В качестве стабилитрона 49 может быть использован стабилитрон типа Д 814 Г, в качестве транзистора 51 может быть взят транзистор типа КТ361Г, а в качестве реле катушки 52 использовано реле типа РЭС-22.
Транспортное средство работает следующим образом.
Перед началом работы в розетку (на черт. не показана) электросети подключают вилку 14 зарядного устройства 13, которое заряжает конденсаторную батарею 9 в течение 30 - 60 с. По окончании процесса заряда конденсаторной батареи 9 на пульте (на чертеже не показан) блока 11 управления срабатывает индикаторный элемент 46, сигнализирующий оператору, что транспортное средство готово к работе. При этом контакт 53 замкнут, а контакт 54 разомкнут.
Оператор включает органы 12 управления, и конденсаторная батарея 9 при помощи блока 11 управления подключается к первому тяговому электродвигателю 5, механически связанному через редуктор 3 с колесами 2 переднего моста 4, который, вращаясь, приводит в движение транспортное средство.
Одновременно с этим второй тяговый электродвигатель 8, механически связанный через второй редуктор 6 с колесами 2 заднего моста 7 транспортного средства, инерционно работает в генераторном режиме и вырабатывает рекуперированную электроэнергию, осуществляя подзарядку второй конденсаторной батареи 10. Как только величина заряда батареи 10 достигнет определенной величины верхнего порога стабилизации стабилитрона 49, он срабатывает, пропуская сигнал, поступающий на базу транзистора 51 через ограничительный резистор 50. Включенная в коллекторную цепь транзистора 51 катушка 52 реле возбуждается, и одновременно срабатывают его контакты - контакт 53 размыкается, а контакт 54 замыкается, автоматически отключая электродвигатель 5 и включая электродвигатель 8 в тяговый режим.
С этого момента транспортное средство приводится в движение тяговым электродвигателем 8, работающим на рекуперированной энергии от конденсаторной батареи 10. Первый тяговый электродвигатель 5 в это время соответственно переходит в режим генератора, подзаряжая свою конденсаторную батарею 9.
По мере того, как будет расходоваться энергия конденсаторной батареи 10, напряжение на ней постепенно снизится до нижнего порога стабилизации стабилитрона 49, и он закроется, возвращая контакты 53, 54 в исходное состояние - контакт 53 замыкается, а контакт 54 размыкается, переключая транспортное средство на первоначальный режим работы по передвижению от тягового электродвигателя 5.
Этот процесс, повторяемый периодически, обеспечивает автоматическое попеременное переключение режимов работы электродвигателей 5 и 8 из тягового режима в режим генерации рекуперированной электроэнергии и обратно. Частота переключений будет зависеть от мощности тяговых электродвигателей 5, 8 и емкости конденсаторных батарей 9, 10.
Таким образом, использование рекуперированной электроэнергии для приведения транспортного средства в движение позволяет значительно увеличить расстояние, покрываемое им без зарядки конденсаторной батареи от стационарной электросети, т.е. повысить его эксплуатационные характеристики.
Кроме того, повышается экономичность транспортного средства вследствие снижения количества электроэнергии, потребляемой от стационарной электросети. В случае отсутствия последней подзаряд конденсаторных батарей может быть осуществлен при буксировке транспортного средства.
Следует отметить также, что повышается надежность транспортного средства в аварийных ситуациях, т.к. при выходе из строя одного из электродвигателей возможно передвижение на другом.
Использование: для передвижения и транспортировки грузов в любой отрасли хозяйства. Сущность: транспортное средство приводится в движение электродвигателем, работающим в тяговом режиме от конденсаторной батареи, второй электродвигатель инерционно работает в генераторном режиме, осуществляя подзарядку второй конденсаторной батареи вырабатываемой им рекуперированной электроэнергией. При этом режимы работы электродвигателей автоматически переключаются. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
| SU, авторское свидетельство СССР N 1664606, B 60 K 17/12, 1991 г. |
