ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО

Полезная модель относится к области транспортных средств, а именно: к колесным электротранспортным средствам.
Известно транспортное средство - экобус с гибридной тяговой установкой, содержащее ходовое шасси с ведущими колесами и тяговую энергетическую установку, включающую двигатель внутреннего сгорания, мотор-генератор, тяговые электродвигатели, связанные с ведущими колесами, тяговую аккумуляторную батарею, буферную конденсаторную батарею и блок управления [см. патент РФ на полезную модель №83033 от 07.07.2008, опубл. 20.05.2009 г.].
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности управления тяговыми электродвигателями с учетом текущего состояния тяговой аккумуляторной батареи.
Известно также транспортное средство - электробус, содержащее ходовое шасси с ведущими колесами и тяговую энергетическую установку, включающую тяговую аккумуляторную батарею, тяговые электродвигатели, механически связанные с ведущими колесами, буферную конденсаторную батарею и блок управления [см. патент РФ на полезную модель №80403 от 07.07.2008, опубл. 10.02.2009 г.].
Недостатком известного устройства также является отсутствие возможности управления тяговыми электродвигателями с учетом текущего состояния тяговой аккумуляторной батареи.
Наиболее близким по совокупности сходных существенных признаков к данной полезной модели является электротранспортное средство, содержащее последовательно соединенные электрическими силовыми цепями автономный источник питания, рекуператор энергии и два или четыре реверсивных преобразователя, электрически связанные с соответствующими приводными тяговыми электродвигателями, механически связанными с соответствующими ведущими колесами транспортного средства или встроенными в них, в котором реверсивные преобразователи соединены с системой управления электротранспортным средством, подключенной к органу задания момента и скорости движения, к органу задания момента торможения, датчику угла поворота руля, переключателю выбора режима движения и рекуператору энергии [см. патент на изобретение №2413635 от 19.11.2009, опубл. 10.03.2011 г.].
Недостатком известного устройства также является отсутствие возможности управления тяговыми электродвигателями с учетом текущего состояния автономного источника питания, что в случае использования в качестве автономного источника питания тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи может привести к ее преждевременному износу и старению из-за возможных токовых перегрузок при эксплуатации транспортного средства. Кроме того, неучет остаточного заряда батареи грозит тем, что транспортное средство может не доехать до конечного пункта маршрута.
Перед заявленной полезной моделью была поставлена задача обеспечить возможность такого управления приводными тяговыми электродвигателями, при котором во всех режимах движения транспортного средства токи нагрузки и рекуперации тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи не превышают допустимые при данной температуре батареи и при котором водитель всегда имеет информацию об остаточном заряде батареи.
Поставленная задача решается тем, что предложено электротранспортное средство, содержащее последовательно соединенные силовыми электрическими цепями тяговую литий-ионную аккумуляторную батарею, рекуператор энергии и по меньшей мере два реверсивных преобразователя, электрически связанные с соответствующими приводными тяговыми электродвигателями, механически связанными с соответствующими ведущими колесами транспортного средства или встроенными в них, в котором реверсивные преобразователи соединены с системой управления электротранспортным средством, подключенной к органу задания момента и скорости движения, к органу задания момента торможения, датчику угла поворота руля, переключателю выбора режима движения и рекуператору энергии.
Новым в предложенном устройстве является то, что тяговая литий-ионная аккумуляторная батарея снабжена развитой системой управления с функциями измерения температуры накопителей батареи, запоминания допустимых зарядных и разрядных токов батареи при разных температурах и вычисления ее остаточного заряда, которая подключена с помощью цифрового информационного канала связи к системе управления электротранспортным средством.
Технический результат полезной модели заключается в сохранении ресурса и срока службы тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи, а также увеличении дальности пробега транспортным средством на одной зарядке.
На чертеже (см. фиг.) представлена схема предлагаемого устройства.
Предлагаемое электротранспортное средство содержит последовательно соединенные силовыми электрическими цепями 1 тяговую литий-ионную аккумуляторную батарею 2, рекуператор энергии 3 и по меньшей мере два реверсивных преобразователя 4, электрически связанные с соответствующими приводными тяговыми электродвигателями 5, механически 6 связанными с соответствующими колесами 7 транспортного средства или встроенными в них, в котором реверсивные преобразователи 4 соединены с системой управления электротранспортным средством 8, подключенной к органу задания момента и скорости движения 9, к органу задания момента торможения 10, датчику угла поворота руля 11, переключателю выбора режима движения 12 и рекуператору энергии 3. Тяговая литий-ионная аккумуляторная батарея 2 снабжена развитой системой управления 13, подключенной с помощью цифрового информационного канала связи 14 к системе управления электротранспортным средством 8.
Рекуператор 3 - блок, содержащий накопители электроэнергии, например, суперконденсаторы (в чертеже не показаны), обеспечивающие прием энергии, вырабатываемой приводными тяговыми электродвигателями 5 при торможении (рекуперации), хранение и возврат энергии в силовую электрическую цепь 1 при разгоне и движении транспортного средства по команде системы управления электротранспортным средством 8.
Реверсивные преобразователи 4 обеспечивают регулирование скорости и/или момента приводных тяговых электродвигателей 5 в соответствии с заданием системы управления электротранспортным средством 8. Преобразователи 4 обладают свойством обратимости: при работе электродвигателей 5 в тормозном (генераторном) режиме они осуществляют возврат энергии в питающую сеть.
Приводные электродвигатели 5 могут быть различного исполнения: постоянного или переменного тока, коллекторные или бесколлекторные. В частности, могут быть использованы обращенные синхронные трехфазные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов, встроенные в колеса (так называемые мотор-колеса).
Система управления электротранспортным средством 8 ограничивает создаваемый электродвигателями 5 крутящий момент предельной величиной, зависящей от числа оборотов, с целью предотвращения их работы с токами, превышающими допустимые токи нагрузки и рекуперации для преобразователей 4 и накопителей тяговой аккумуляторной батареи 2. Известно, что устойчивая работа литий-ионных аккумуляторных батарей гарантируется только в определенном диапазоне температур, напряжений на каждом накопителе батареи и токов заряда-разряда. При этом срок службы таких батарей резко снижается при слишком больших величинах возможных при эксплуатации пиковых токов. Развитая система управления 13 тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи 2 помимо обеспечения безопасной эксплуатации батареи и выравнивания заряда накопителей выполняет функции измерения температуры батареи 2, запоминания ее допустимых зарядных и разрядных токов при разных температурах и вычисления остаточного заряда путем интегрирования по времени входных и выходных токов батареи.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Система управления электротранспортным средством 8 формирует сигналы задания скорости (момента) для реверсивных преобразователей 4 в зависимости от выбранного режима работы - передне, задне или полноприводное транспортное средство, и режима движения с переключателя выбора режима движения 12 (вперед, назад, стоп) с учетом положения руля от датчика угла поворота руля 11 и положения педали газа 9 или тормоза 10 для каждого приводного электродвигателя 5 в соответствии, например, с известными зависимостями (см. прототип), чем обеспечивается равномерная загрузка мотор-колес, а также антиблокировочные и антибуксировочные режимы.
Электропривод на базе реверсивного преобразователя 4, электродвигателя 5, механической связи 6 и ведущего колеса 7 представляет собой замкнутую по скорости систему, для которой система управления электротранспортным средством 8 формирует разные задания скорости для разных колес, а электроприводы отрабатывают эти заданные значения. При этом токоограничение электроприводов установлено с учетом значений допустимых зарядно-разрядных токов тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи 2, информация о которых поступает из системы управления батареей 13 по цифровому информационному каналу связи 14 в систему управления электротранспортным средством 8. Таким образом не допускаются токовые перегрузки тяговой батареи 2 и обеспечивается сохранение ее ресурсов и срока службы. По информации об остаточном заряде тяговой батареи 2, также поступающей в блок 8 из блока 13 по каналу связи 14 (CAN, RS485), водитель транспортного средства может своевременно принять решение о переходе на экономичный режим движения с учетом расстояния до конечного пункта маршрута электротранспортного средства.