ЭЛЕКТРОМОБИЛЬ Российский патент 2021 года по МПК B60L8/00 

Область техники

Электромобиль рассеянного света относится к электрическим транспортным средствам, с дополнительным источником энергоснабжения на основе солнечного света, преобразуемого с помощью фотоэлектрических систем. Электромобили с дополнительным источником энергоснабжения на основе использования фотоэлементов относятся к экологическим транспортным средствам: для движения не сжигается органическое топливо, и не выделяются вредные газы.

Уровень техники

Технические решения US 6586668 (15.11.2001), US 20110297459 (17.12.2008), описывают электромобиль, практически полностью покрытый солнечными батареями. Кроме того, прозрачные солнечные элементы встроены в лобовое стекло и в другие окна автомобиля.

Патент ЕР 2559585 (26.10.2011) - Солнечный электромобиль со складными панелями кузова на шасси. Поверхности солнечных элементов смонтированы на гибком шасси для отслеживания высоты, а трансмиссия обеспечивает азимутальное отслеживание. Солнечный электромобиль с большой складной поверхностью, которая может быть ориентирована на солнце для пиковой генерации электричества.

Патент RU 2053142 (27.01.1996) - гелиомобиль содержит кузов, на котором закреплены панели солнечных батарей, подвижные относительно друг друга и снабженные отдельными катящимися опорами, контактирующими с дорожным покрытием. Отличительной особенностью является то, что панели выполнены складными-раздвижными в направлении оси кузова, что может позволять периодически увеличивать площадь освещения солнечных батарей.

Электромобиль патент RU 181426 (2017.04.17), состоит из кузова, в который встроены фотоэлектрические элементы, ходовой части с элементами подвески, электродвигателя, накопителя энергии в виде аккумуляторной батареи, устройства управления. Недостаток указанных технических решений - малое количество энергии от фотоэлектрических элементов и низкий запас хода электромобиля.

В качестве прототипа выбран электромобиль фирмы Sono Motors, содержащий солнечные фотоэлектрические элементы. (https://electrek.co/2017/07/28/sono-motors-unveils-its-solar-and-battery-powered-electric-car/ (19.12.2020), https://sonomotors.com/en/sion/, 19.12.2020). Электромобиль состоит из кузова, в который встроены фотоэлектрические элементы, ходовой части с элементами подвески, электродвигателя, накопителя энергии в виде аккумуляторной батареи, устройства управления.

Разработчик полагает, что наличие фотоэлектрических элементов увеличит запас хода за счет солнечной энергии. Основной источник энергии, применяемый в описанных выше технических решениях - прямая солнечная радиация: распространяется в виде параллельных лучей и имеет только одно направление - от солнца к облучаемому предмету. Интенсивность прямой солнечной радиации при закрытом облаками небе стремится к нулю. Увеличение поверхности освещения до размеров поверхности всего электромобиля недостаточно для получения энергии, сопоставимой с энергией от электрических сетей. Недостатком является низкий запас хода электромобиля при работе от солнечной радиации. Задачей изобретения является увеличение запаса хода электромобиля.

Раскрытие изобретения

Решение указанных задач обеспечивается при ориентированности на использование рассеянной солнечной радиации. Основной источник энергии, используемый в предлагаемом техническом решении - рассеянное солнечное излучение. Рассеянный солнечный свет дает освещение облачного дня и естественное освещение помещений. Запас хода в режиме использования солнечной энергии определяется стабильностью светового потока, как основного источника энергии, зависимого в свою очередь от погодных условий и суточных изменений освещенности. Рассеянная солнечная радиация распространяется одинаково по всем направлениям (http://glossary.lgb.ru/cgi-bin/gl_sch2.cgi?RRzssgwtg9!xurtl,tg9!wgkog.o9, 19.12.2020). Технический результат получается в электромобиле, состоящем из кузова и ходовой части с элементами подвески, и, по меньшей мере, одного электродвигателя, накопителя энергии, устройства управления, зарядного модуля, фотоэлектрических элементов, электрически соединенными между собой. Согласно изобретению, внешняя поверхность кузова выполнена чередованием выступов и впадин с образованием не менее одной ячейки, в которых расположены фотоэлектрические элементы.

Краткое описание чертежей

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами.

Фиг. 1 - схематический чертеж электрически соединенных устройств электромобиля.

Фиг. 2 - электромобиль, вид сбоку.

Фиг. 3 - электромобиль, вертикальный разрез на фиг. 2.

На фиг. 1 схематически показаны основные части электромобиля: кузов 1, ходовая часть с элементами подвески 2, электродвигатель 3, накопитель энергии 4, устройство управления 5, зарядный модуль 6, фотоэлектрические элементы 7, электрические соединения 8.

На фиг. 2 и фиг 3, схематично показано размещение ячеек 9, образованных чередованием выступов 10 и впадин 11 на внешней поверхности кузова 1, с расположенными в ячейках фотоэлектрическими элементами 7. D - расстояние между выступами, Н - ширина выступа.

Осуществление изобретения

Решение задачи изобретения обеспечивается при существенном увеличении эффективной площади облучения и количества размещаемых фотоэлектрических элементов.

Дневное количество энергии электромобиля прототипа от фотоэлектрических элементов определяется по зависимости Р=ηSq, где Р - количество энергии транспортного средства прототипа (МДж), η - коэффициент полезного действия фотоэлемента, S - площадь поверхности с размещенными фотоэлементами (м²), q - дневное поступление солнечной радиации, отнесенное к единице площади поверхности (МДж/м²). Дневное поступление солнечной радиации определяется по таблицам инсоляции - (http://www.solbat.su/meteorology/insolation, 19.12.2020). Дневное количество энергии является оценкой значения энергетического потенциала электромобиля на основе геометрических характеристик и параметров эффективности преобразования солнечной радиации.

Дневное количество энергии от фотоэлектрических элементов в заявляемом решении R=μλP, где R - дневное количество энергии заявляемого электромобиля (МДж); Р - дневное количество энергии транспортного средства прототипа (МДж); μ - коэффициент передачи ячейки (отношение количества фотоэлектрических элементов в ячейке изобретения к количеству элементов в прототипе на одинаковой площади поверхности); λ=1-Н/D - коэффициент эффективности ячейки (учитывает уменьшение площади поверхности при размещении выступов на внешней поверхности).

Сравнение прототипа и заявляемого технического решения по дневному количеству энергии Р и R проводится при одинаковых значениях площади поверхности и коэффициента полезного действия фотоэлектрического элемента. Ориентируясь на усредненные габаритные размеры легковых автомобилей европейской классификации сегментов В, С, D (http://www.dealeron.ru/articles/8-/, 19.12.2020), расчетная площадь поверхности автомобиля составит порядка S=30 м². Коэффициент полезного действия фотоэлектрического элемента в среднем составит η=0,2 (https://energo.house/sol/kpd-solnechnyh-batarej.html, 19.12.2020).

Для прототипа по таблицам инсоляции в Москве принимается дневное поступление общей солнечной радиации от q=1,89 МДж/м2 в январе до q=19,83 МДж/м2 в июле. Количество энергии прототипа для Москвы от Р=11,34 МДж в январе до Р=118,98 МДж в июле. Для предлагаемого решения в Москве принимается дневное поступление рассеянной солнечной радиации от q=1,76 МДж/м2 в январе до q=9,78 МДж/м2 в июле. Параметры заявляемого проекта для сравнения: форма ячейки 9 - шестигранная кубическая (фиг. 2), с одной отброшенной гранью μ=5; ячейка кубический формы с ребром 60 мм при Н=2 мм и D=60 мм - λ=0,96. Располагаемое количество энергии для Москвы в заявляемом решении в пределах от R=50,6 МДж в январе до R=281,6 МДж в июле. Площадь поверхности кузова, занимаемая одним фотоэлектрическим элементом в прототипе, занимается несколькими фотоэлектрическими элементами 7, облучаемыми рассеянной солнечной радиацией.

Средний суточный заряд батареи эксплуатируемого электромобиля с зарядкой от электрических сетей (https://axiona.ru/pubs/53.html, 19.12.2020) составляет порядка 40 кВт/ч (144 МДж): электромобиль прототипа будет вынужден пользоваться ежедневной подзарядкой. Дефицит энергии составляет от 92% среднего суточного заряда батареи в январе до 19% в июле. Электромобиль рассеянного света в январе также будет иметь дефицит в 65% относительно электромобилей с зарядкой от электрических сетей. Однако в июле будет двукратное превышение суточных потребностей относительно электромобилей с зарядкой от электрических сетей.

Средняя длина маршрута жителя Москвы от дома до работы составляет 17,9 километров (https://daily.afisha.ru/news/5222-yandeks-vyyasnil-skolko-vremeni-moskvichi-tratyat-na-dorogu-do-raboty/, 19.12.2020). Электромобилю требуется от 15 кВт/ч (54 МДж) до 35 кВт/ч (126 МДж) на 100 километров (https://aftershock.news/?q=node/738446&page=2, 19.12.2020). Электромобиль рассеянного света обеспечивает выполнение ежедневных поездок средней длины маршрута для жителя Москвы.

Изобретение относится к электромобилям. Электромобиль состоит из кузова и ходовой части с элементами подвески, электродвигателя, накопителя энергии, устройства управления, зарядного модуля, фотоэлектрических элементов, электрически связанных между собой. Внешняя поверхность кузова выполнена с чередованием выступов и впадин с образованием не менее одной ячейки, в которых расположены фотоэлектрические элементы. Увеличивается запас хода. 3 ил.

Электромобиль, состоящий из кузова и ходовой части с элементами подвески, по меньшей мере одного электродвигателя, накопителя энергии, устройства управления, зарядного модуля, фотоэлектрических элементов, электрически связанных между собой, отличающийся тем, что внешняя поверхность кузова выполнена с чередованием выступов и впадин с образованием не менее одной ячейки, в которых расположены фотоэлектрические элементы.