Модульный электромобиль
MODULAR ELECTRIC VEHICLE

Изобретение относится к области машиностроения и касается особенностей конструктивного выполнения электротранспорта, частности - к автомобилестроению, а именно, каркасно-панельным электромобилям с несущей трубчатой сварной пространственной рамой и навесными панелями из термоформуемого пластика на базе универсальной платформы с приводом от мотор-оси или электро-колеса с интегрированным асинхронным двигателем и системы управления ими и может быть использовано в различных областях техники, например, в качестве построения различных транспортных средств, как электромобили категории А, В, С, D, уборочная, социальная, коммунальная техника, грузовой городской электромобиль, электротранспорт категории сертификации L7 и т.д.
Известен автомобиль, содержащий трубчатый каркас с продольными, поперечными и вертикальными элементами и закрепленные на нем и между собой синтетические панели, в котором верхние продольные элементы задка размещены на уровне нижней границы окна боковины и соединены с вертикальными элементами наибольшей высоты. Продольные элементы задка предназначены для установки модулей пассажирского и грузового вариантов кузова. В зоне установки модулей размещены съемные сидения (патент RU №20495 U1, опубл. 10.1 1.2001).
Причины, по которым нельзя достичь технического результата заключаются в сложности сборки конструкции каркаса, содержащего большое количество элементов, невозможности демонтажа синтетических панелей и их дальнейшей утилизации и переработки, отсутствии универсальности применения для различных видов транспортных средств, невозможности разделения или замены элементов платформы, неизменности размеров, неразделенность на независимые составляющие задней подвески существенно ограничивает его область практического использования, дороговизна, отсутствие унификации, а также сложность в обслуживании.
Известен автомобиль (патент RU №74886 U1, опубл. 20.07.2008 г.), содержащий трубчатый каркас с продольными, поперечными и вертикальными элементами и закрепленные на нем синтетические панели, с установленным в задней части на продольные элементы каркаса съемным модулем, каркас автомобиля из несущей рамы и модулей боковин, жестко соединенных с рамой и между собой посредством поперечных элементов, крепление синтетических панелей на каркасе осуществлено разъемным и без взаимосоединения панелей между собой, модули боковин выполнены с усиленными участками, в которых пространство между продольными и вертикальными элементами заполнено вспененным пенополиуретаном.
Причины, по которым нельзя достичь технического результата является невозможность разделения кузова и платформы или замены элементов платформы, зависимость емкости батареи от длины, вызывающего необходимость изменения силовой надстройки кузова, неразделенность на независимые составляющие задней подвески, не имеет возможности использования бестрансмиссионной системы на базе мотор-колес, что существенно ограничивает его область практического использования и не позволяет снизить стоимость и сложность за счет исключения дорогостоящих механизмов трения, снижающих энергоэффективность, в виде коробок передач, редукторов и дифференциалов, использование смазочных масел в трансмиссионной системе, снижающей эффективность за счет вязкости, особенно при низких температурах, обязательно имеет систему жидкостного охлаждения батареи и электродвигателей, что требует сильного усложнения конструкции самого транспортного средства, а также сложность в обслуживании и сервисе.
Известен аналог швейцарской компании Rinspeed беспилотный городской электромобиль Snap, созданный по модульной схеме (Статья «Швейцарцы представили модульный электромобиль с роботом-помощником», режим доступа: https://nplus1.ru/news/20117/12/23/snap), который по технической сущности наиболее близок и выбран в качестве прототипа. Общими признаками является модульный электромобиль, состоящий из платформы, в которой размещены модули с аккумуляторами, двигателями и электроникой, съемного корпуса с пассажирским салоном и возможностью интеграции системы автопилотирования.
Причины, по которым нельзя достичь технического результата является невозможность разделения или замены элементов платформы, отсутствие органов управления для ручного вождения, зависимость емкости батареи от длины, вызывающего необходимость изменения надстройки кузова, неразделенность на независимые составляющие задней подвески, не имеет возможности использования бестрансмиссионной системы на базе мотор-колес, что существенно ограничивает его область практического использования и не позволяет снизить стоимость и сложность за счет исключения дорогостоящих механизмов трения, снижающих энергоэффективность, в виде редукторов и дифференциалов, обязательно имеет систему жидкостного охлаждения батареи и электродвигателей, что требует сильного усложнения конструкции самого транспортного средства, а также сложность в обслуживании и сервисе.
Технической проблемой является разработка модульного электромобиля различных конфигураций за счет унификации платформенного решения.
Техническим результатом является унификация платформы модульного автомобиля.
Технический результат достигается тем, что модульный электромобиль, состоящий из платформы, в которой размещены модули с аккумуляторами, двигателями и электроникой, съемного корпуса с пассажирским салоном и возможностью интеграции системы автопилотирования отличается тем, что модульный электромобиль состоит из отдельно состоящей универсальной платформы, имеющей переднюю и заднюю подвеску, закрепленные на силовой структуре передней и задней части платформы, структурно силовую батарею, размещающуюся в центре электромобиля, съемную от основных формируемых платформу элементов без нарушения ее целостности, изменяемую по длине и набору ячеек батареи, задняя часть платформы имеет возможность независимой работы подвески левого и правого колеса и установку опускаемого пандуса для заезда внутрь для версий электромобиля для маломобильной категории граждан, тяговые электродвигатели, устанавливаемые как между осями с редукторно-дифференциальной передачей и только дифференциальной передачей, так и непосредственно, интегрируемых в колеса платформы по принципу мотор-колес, контроллеры электродвигателей, совмещенных в одну систему для объединенной и раздельной работы с программной интеграцией режимов ABS и ESP, блокировки межосевого и межколесного дифференциала, адаптацию к различным условиям дорожного покрытия и капсульного кузова, закрепленного на платформе, при этом капсульный кузов совместно с платформой обеспечивает отсоединение передней части кузова от платформы и направленное деформирование платформы, уводя капсулу из зоны деформирования, для снижения инерции удара и увеличения безопасности водителя и пассажиров, кроме того, модули электромобиля содержат рамный трубчатый каркас с продольными, поперечными и вертикальными элементами с закрепленными на нем синтетическими панелями, модулей боковин, жестко соединенных с рамой и между собой посредством поперечных элементов с креплением синтетических панелей на каркасе, модули боковин, выполненные с усиленными участками, в которых пространство между продольными и вертикальными элементами может заполняться вспененным пенополиуретаном.
Кроме того, капсульный кузов представляет собой силовой каркас с синтетическими панелями, закрепленный как единое целое на платформе в подготовленную силовую структуру платформы.
Кроме того, платформа имеет возможность выполнения цельной конструкции из металла с креплением внешних синтетических панелей.
Кроме того, платформа имеет возможность выполнения цельной конструкции из композиционных материалов.
Кроме того, платформа имеет возможность выполнения из композиционных материалов и металлических закладных.
Кроме того, капсульный кузов имеет возможность выполнения цельным из металла с креплением внешних синтетических панелей.
Кроме того, капсульный кузов имеет возможность выполнения из композиционных материалов и металлических закладных.
Кроме того, модельный электромобиль содержит пневмоподвеску, остекление, уплотнители, шумоизоляцию, освещение, сидения, органы управления электромобилем, систему управления, бортовой компьютер, объединяющий аппаратно-программные компоненты силовой установки и торможения, освещения, климатической системы, контроля заряда батареи и ее зарядки, бортовой электроники и интерфейса работы систем с визуализацией для нужд водителя.
Сущность технического решения поясняется чертежами на фиг. 1, фиг. 2, и фиг. 3, где:
1. капсульный кузов;
2. платформа;
3. мотор-колеса;
4. тяговые двигатели;
5. батарея;
6. синтетические панели;
7. силовая структура батареи;
8. трубчатый каркас.
Модульный электромобиль структурно представляет собой капсульный кузов (капсула) 1, представляющей собой силовой каркас с синтетическими панелями 6, закрепленного как единое целое на универсальной платформе 2 в подготовленную силовую структуру платформы и остекление, уплотнители, шумоизоляцию, освещение, сидения, органы управления электромобилем, систему управления, бортовой компьютер, объединяющий аппаратно-программные компоненты силовой установки и торможения, освещения, климатической системы, контроля заряда батареи и ее зарядки, бортовой электроники и интерфейса работы систем с визуализацией для нужд водителя. Модули электромобиля (капсульный кузов 1 и платформа 2) могут содержать рамный трубчатый каркас с продольными, поперечными и вертикальными элементами с закрепленными на нем синтетическими панелями, модулей боковин, жестко соединенных с рамой и между собой посредством поперечных элементов с креплением синтетических панелей на каркасе, модули боковин выполненные с усиленными участками, в которых пространство между продольными и вертикальными элементами может заполняться вспененным пенополиуретаном.
Установка асинхронных электрических мотор-колес 3 на платформе 2 позволяет через управляющие воздействия, включая прямое управления водителя или данные от различных АсИС, осуществлять активное управление транспортным средством, ассистирование и трансляцию сигналов в команды управления в нормальных и экстремальных условиях, эффективные режимы торможения с максимизацией рекуперативных режимов колес и обеспечения режимов работы ABS и ESP. Информационно-вычислительная система объединяет аппаратно-программные компоненты электромобиля, управляя экологически чистым транспортным средством в различных режимах 4×4 с возможностью программной блокировки межосевого и межколесного дифференциала, а также автоматическое переключение программ к различным дорожным условиям (грязь, песок, гравий и т.д.). и позволяет в последующем интегрировать различные системы АсИС и нейропилотирования. Капсульное присоединение платформы 2 обеспечивает малую себестоимость запуска различных вариаций кабины 1. быструю смену дизайнерских решений и безопасное «отстреливание» капсулы в аварийных случаях.
Универсальная платформа состоит из передней и задней подвески с колесами 3, закрепленные на силовой структуре передней и задней части платформы 2, при необходимости имеющую синтетические панели платформы 6, силовую структуру 7 батареи 5, размещающуюся в центре платформы 2, съемную от основных формируемых платформу 2 элементов без нарушения ее целостности, изменяемую по длине и набору ячеек батареи 5, задняя часть платформы имеет возможность независимой работы подвески левого и правого колеса 3 и установку опускаемого пандуса для заезда внутрь для версий электромобиля для маломобильной категории граждан, тяговые электродвигатели 3 или 4, устанавливаемые либо между осями с редукторно-дифференциальной передачей либо только дифференциальной передачей 4, либо непосредственно, интегрируемых в колеса платформы по принципу мотор-колес 3, либо любая возможная комбинация мотор-колес 3 и электродвигателей между осями колес 4, контроллеры электродвигателей, совмещенных в одну систему для объединенной и раздельной работы с программной интеграцией различных функций. Капсульный кузов 1 закреплен как единое целое на платформе 2 в подготовленную силовую структуру платформы 2. Силовая структура 7 батареи 5 совместно формирует структурно силовую батарею.
Платформа 2 также может быть выполнена цельной из металла с креплением внешних синтетических панелей 6, быть цельной из композиционных материалов или из композиционных материалов и металлических закладных.
Капсульный кузов (капсула) 1, представляющий собой силовой каркас с синтетическими панелями 6, содержит трубчатый каркас 8 с продольными, поперечными и вертикальными элементами и закрепленные на нем синтетические панели 6, с установленным в задней части на продольные элементы каркаса съемным модулем, каркас автомобиля из несущей рамы 8 и модулей боковин, формируемых синтетическими панелями 6, жестко соединенных с рамой и между собой посредством поперечных элементов, крепление синтетических панелей 6 на каркасе осуществлено разъемным и без взаимосоединения панелей между собой, модули боковин выполнены с усиленными участками, в которых пространство между продольными и вертикальными элементами заполнено вспененным пенополиуретаном. Капсульный кузов 1 также может быть выполнен цельным из металла с креплением внешних синтетических панелей 6, выполнен из композиционных материалов и металлических закладных.
Капсульный кузов 1 может быть различных дизайнерских и технических вариаций, спроектирован для разных типов транспортных средств. Такой подход позволяет быстрое и доступное построение новых дизайнерских решений и новых видов экологически чистых транспортных средств на базе имеющейся технологии, таких как, городской грузовик, транспортное средство для фермеров, грузовое транспортное средство общего назначения, транспортное средство для маломобильной категории населения, гольф-кары, коммунальные транспортные средства, транспорт для перевозки почты и грузов, электромобили класса А, В, С, D и другие.
Капсульный кузов 1, закрепленный как единое целое на платформе 2 в подготовленную силовую структуру платформы, рассчитан таким образом, что капсула 1 совместно с платформой 2 обеспечивает отсоединение определенных частей и направленное деформирование платформы 2 и отсоединение капсулы 1 из зоны деформирования для снижения инерции удара и увеличения безопасности водителя и пассажиров (фиг. 1).