Электросиловая установка для гибридного автомобиля

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к гибридным энергосиловым установкам автомобилей, обеспечивающих улучшение экологии окружающей среды.
Уровень техники
Известны гибридные автомобили (патенты РФ №2297924, 2007 г.; №2481969, 2012 г.; г.), принцип действия, которых основан на использовании мощности, по меньшей мере, одного из: двигателя внутреннего сгорания и вращающейся электрической машины.
Известна гибридная энергосиловая установка для автомобиля (патент РФ на полезную модель №134487, кл. В60К 6/48, 2013 г.), содержащая накопитель энергии, электродвигатель, электронный блок управления, ременный редуктор, двигатель внутреннего сгорания, механизм свободного хода, планетарный согласующий редуктор. В соответствии с разработанной структурно-кинематической схемой автомобиля крутящие моменты от двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя через планетарный согласующий редуктор могут передаваться суммарно или раздельно по выбору или в зависимости от режимов и условий движения.
Известно гибридное транспортное средство (патент РФ №2643079, 2018 г.) содержащее двигатель внутреннего сгорания; первую и вторую вращающиеся электромашины; приводной вал; планетарный механизм; аккумуляторную батарею и электронный блок управления. Упомянутый блок управления обеспечивает управление при движении без инвертора, которое представляет собой управление, вызывающее передвижение транспортного средства за счет приведения инвертора в состояние отключения вентилей, а также запуска двигателя внутреннего сгорания.
Однако, заявленное техническое решение направлено на возможность продолжения движения автомобиля в аварийном режиме.
Наиболее близким по технической сущности является транспортное средство с гибридным приводом (патент РФ на изобретение, №2633315, кл. F02D 9/04, 2017 г.), содержащее двигатель внутреннего сгорания с коллектором и выходным патрубком для выхлопных газов, турбину, приводимую в действие, посредством выхлопных газов, электродвигатель с блоком управления, выполненное с возможностью регулирования выходной мощностью электродвигателя путем управления противодавлением электродвигателя посредством турбины и регулирования напряжения, потребляемого генератором для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию, аккумуляторную батарею, заряжаемую энергией рекуперированной из выхлопных газов турбиной.
Недостатком известного технического решений является сложность конструкции из-за непосредственных механических соединений, распределяющих энергию турбины на работу генератора и обратно на коленчатый вал и соответственно низкий срок эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, из-за длительных периодов его работы, в результате значительная часть энергии (2/3 от всей энергии) двигателя расходуется на тепловые потери.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение технических и эксплуатационных характеристик гибридного автомобиля.
Технический результат достигается тем, что в электросиловой установке для гибридного автомобиля, включающей двигатель внутреннего сгорания с коллектором и выходным патрубком для выхлопных газов, турбину, приводимую в действие, посредством выхлопных газов, электродвигатель с блоком управления, выполненное с возможностью регулирования выходной мощностью электродвигателя путем управления противодавлением электродвигателя посредством турбины и регулирования напряжения, потребляемого генератором для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию, аккумуляторную батарею, заряжаемую энергией рекуперированной из выхлопных газов турбиной, согласно полезной модели, между турбиной, приводимой в действие, посредством выхлопных газов и генератором для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию установлена планетарная передача на входном валу, которой установлена турбина, а выходной ее вал сообщен с генератором для преобразования механической энергии в электрическую энергию, при этом скорость вращения входного вала планетарной передачи больше скорости ее выходного вала в 5-7 раз, причем электродвигатель соединен с аккумуляторной батареей. Турбина состоит из корпуса с крыльчаткой.
Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что за счет планетарной передачи установленной между турбиной, приводимой в действие посредством выхлопных газов и генератором для преобразования механической энергии, обеспечивается оптимизация вырабатываемой полезной электрической энергии, которая заряжает аккумуляторную батарею с последующей ее передачей электродвигателю, поддерживающий движение автомобиля в момент отключенного ДВС или совместно с ним, в результате двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии покоя, значительный промежуток времени, что увеличивает срок его эксплуатации и сокращает его энергию, затрачиваемую на тепловые потери.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображен общий вид электросиловой установке для гибридного автомобиля, в аксонометрии; фиг. 2 - фрагмент из общего вида электросиловой установке для гибридного автомобиля, соединение турбины с выходным патрубком для выхлопных газов; фиг. 3 - фрагмент из общего вида электросиловой установке для гибридного автомобиля, соединение турбины с планетарной передачей.
На графических материалах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания сущности технического решения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, не представлены.
Рабочее название электросиловой установки для гибридного автомобиля «НОЖУД АЛЬФА».
Электросиловая установка для гибридного автомобиля содержит двигатель внутреннего сгорания 1 (далее ДВС) с коллектором 2 и выходным патрубком 3 для выхлопных газов, турбину, состоящую из корпуса 4 и крыльчатки 5 приводимую в действие, посредством выхлопных газов. Турбина с одной стороны соединена с выходным патрубком 2, с другой стороны - комплектом выхлопных механизмов 6. На входном валу 7 планетарной передачи 8 расположена крыльчатка 5 турбины, а ее выходной вал 9 сообщен с генератором 10 для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию, который через электропровода 11 соединен с аккумуляторной батарее 12 для ее зарядки энергией рекуперированной из выхлопных газов, а она в свою очередь соединена через электропровода 13 с электродвигателем 14, который имеет блок управления (на рисунке не показан), выполненное с возможностью регулирования выходной мощностью электродвигателя путем управления противодавлением электродвигателя посредством турбины и регулирования напряжения, потребляемого генератором 10 для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию. В электросиловой установке, между турбиной, приводимой в действие, посредством выхлопных газов и генератором 10 для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию установлена планетарная передача 8. Скорость вращения входного вала 7 планетарной передачи 8 больше скорости ее выходного вала 9 в 5-7 раз.
Электросиловой установке для гибридного автомобиля работает следующим образом.
После сгорания рабочей смеси в двигателе внутреннего сгорания 1 выхлопные газа попадают в коллектор 2 и через выходной патрубок 3 поступают в корпус 4 и воздействуют на крыльчатку 5, которая начинает вращаться и передавать крутящий момент на входной вал 7 планетарной передачи 8, ее выходной вал 9 передает вращение генератору 10. Генератор 10, за счет крутящего момента, вырабатывает электрический ток, который передается по проводам 11 на аккумуляторную батарею 12, далее через электропровода 13 электрический ток поступает на электродвигатель 14.
Для того, чтобы обеспечить уменьшение скорости входного вала 7 в 5-7 раз относительно выходного вала 9 используют многоступенчатую планетарную передачу, которая позволит уменьшить частоту вращения выходного вала 9 до оптимальной. Блок управления, контролирует процесс оптимизации вырабатываемой полезной электрической энергии, которая заряжает аккумуляторную батарею для передачи электроэнергии электродвигателю, поддерживающий движение автомобиля в момент отключенного ДВС или совместно с ним, таким образом, что бы ДВС находился в состоянии покоя значительный промежуток времени.