ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С АВТОНОМНЫМ ХОДОМ

Полезная модель относится к транспортным средствам с комбинированным источником электропитания и может быть использовано в работе автотранспортных предприятий.
Известны транспортные средства, содержащие двигатель внутреннего сгорания, аккумуляторную батарею, зарядное устройство, преобразователь напряжения, систему управления режимами (патент RU 93051, по заявке 2009143743, дата приоритета 26.11.2009 г., дата публикации 20.04.2010 г., патент RU 2420849, по заявке 2010114582, дата приоритета 12.09.2008 г., дата публикации 10.06.2011 г., патент RU 94195, по заявке 2010100852, дата приоритета 13.01.2010 г., дата публикации 20.05.2010 г.).
Недостатком известных транспортных средств является отрицательное влияние их на экологическую чистоту окружающего воздуха за счет работы двигателя внутреннего сгорания.
За прототип принято транспортное средство с автономным ходом (патент RU 2110419 по заявке №97106840 с датой приоритета 24.04.1997 г., опубликовано 10.05.1998 г.), содержащее тяговый электродвигатель, включенный с возможностью соединения питающей цепью при контактном ходовом режиме с контактной сетью, а при бесконтактном ходовом режиме - с тяговыми аккумуляторными батареями, диодно-тиристорный соединительный узел с блоком управления. Данное техническое решение предполагает при движении транспортного средства под контактной сетью режим питания от контактной сети, а при автономном движении - от энергоблока, выполненного в виде тяговой аккумуляторной батареи.
Недостатком известного технического решения является то, что не предусмотрен режим контроля за количеством потребляемого тока при ограниченной мощности контактной сети, например, во время разгона транспортного средства.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение эксплуатационных возможностей транспортных средств при движении их на автономном ходу и при одновременной работе нескольких транспортных средств от контактной сети с ограниченной мощностью.
Предлагается транспортное средство с автономным ходом, содержащее токоприемники, устройство управления, преобразователь напряжения, подключенный первым входом к аккумуляторной батарее и соединенный выходом с тяговым двигателем, зарядное устройство, запитанное от контактной сети и соединенное своим выходом с аккумуляторной батареей.
Отличием является то, что дополнительно имеет датчик тока, который первым силовым выводом через токоприемники подключен к контактной сети, а вторым силовым выводом подключен ко второму входу преобразователя напряжения и информационным выходом соединен с устройством управления, а устройство управления при питании транспортного средства от контактной сети формирует сигнал на зарядное устройство в виде задания величины мощности заряда аккумуляторной батареи, а при превышении порогового значения тока, измеренного датчиком, устройство управления формирует на зарядное устройство сигнал, который запрещает работу зарядного устройства и прерывает заряд аккумуляторной батареи.
Другим отличием является то, что заданную величину мощности заряда аккумуляторной батареи определяют соотношением
зар
ср
авт
зар.
P=P×Δt/Δt, где:
зар
P - мощность заряда аккумуляторной батареи,
ср
P -средняя мощность, потребляемая подвижным составом на движение,
авт.
Δt - время движения транспортного средства в автономном режиме,
зар
Δt. - время движения транспортного средства при питании его от контактной сети,
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на Фиг.1 показана блок - схема транспортного средства с автономным ходом, а на Фиг.2 - характеристика значений нагрузки тока при разных режимах работы транспортного средства.
От контактной сети 1 через токоприемники 2 ток подается на датчик 3 и через него поступает на преобразователь напряжения 4.
Преобразователь напряжения 4 формирует трехфазное напряжение, которое подается на тяговый двигатель 5. Одновременно, датчик 3 подает информационный сигнал о величине потребляемого тока на устройство управления 6.
Устройство управления 6 передает разрешающий сигнал на зарядное устройство 7, а зарядное устройство, получив разрешающий сигнал, срабатывает и заряжает аккумуляторную батарею 8.
В режиме автономного хода при отсутствии контактной сети напряжение от аккумуляторной батареи 8 поступает на преобразователь напряжения 4, который формирует необходимое напряжение для тягового двигателя 5.
При достижении током от контактной сети 1 величины порогового значения, например при разгоне, устройство управления 6, получив информационный сигнал от датчика 3 о пороговом значении тока, подает команду на запрет работы зарядного устройства 7, а зарядное устройство 7, в свою очередь, прерывает заряд аккумуляторной батареи 8.
н
m2
тор.
сумм
m1
з
н
п
На фиг.2 показан ток нагрузки I, с пиком потребления во время разгона транспортного средства I и отрицательным пиком во время торможения I. Суммарное значение тока нагрузки и тока для заряда аккумуляторной батареи обозначено I, пик потребления во время разгона транспорта обозначен I. Ток заряда аккумуляторной батареи при отсутствии управляющего воздействия устройства управления 6 показан в виде постоянной величины I. В момент разгона транспортного средства значение I начинает повышаться, и при достижении его значения равным значению I устройство управления 6, получив сигнал от датчика 3, запрещает работу зарядного устройства 7. Зарядка аккумуляторной батареи 8 в этот момент прерывается. Таким образом, исключается расход электроэнергии в этот момент на подзарядку батареи. Время, на которое прекращается зарядка аккумулятора, обозначено Δt. Значение потребляемого от контактной сети суммарного тока уменьшается на величину Δt.
Расчет возможного количества транспортных средств одновременно подключенных к контактной сети производится по формуле:
max
m
N=I/I где:
max
I - пороговое значение тока срабатывания защиты тяговой подстанции;
н
I - максимальная величина потребляемого тока транспортными средствами.
m
Снижая на каждом транспортном средстве в момент их разгона значение потребляемого тока I, за счет отключения подзарядки аккумуляторной батареи в этот момент, мы увеличиваем количество транспортных средств, которые одновременно могут работать от контактной сети ограниченной мощности.
зар
ср
авт
зар
з
Задавая мощность заряда аккумуляторной батареи P в зависимости от средней мощности, потребляемой подвижным составом на движение P, и отношения времени движения подвижного состава в автономном режиме Δt к времени движения подвижного состава при питании его от контактной сети Δt (время заряда аккумуляторной батареи), мы определяем минимально необходимую величину I для нескольких единиц транспортного средства, одновременно подключенных к контактной сети.
Для этого используется формула:
зар
ср
авт
зар.
P=P×Δt/Δt, где
зар
P - мощность заряда аккумуляторной батареи,
ср
P - средняя мощность, потребляемая подвижным составом на движение,
авт
Δt - время движения транспортного средства в автономном режиме,
зар
Δt -. время движения транспортного средства при питании его от контактной сети.
За счет снижения значения потребляемого тока в момент максимальных нагрузок (разгона) методом уменьшения значения тока, потребляемого от сети для заряда аккумуляторной батареи расширяются эксплуатационные возможности транспортных средств при движении их на автономном ходу и при одновременной их работе от контактной сети ограниченной мощности.
Таким образом, подтверждается существенность отличительных признаков заявляемой формулы полезной модели в их причинно следственной связи с заявленным техническим результатом.
Как следует из описания полезной модели, использование предлагаемого транспортного средства с автономным ходом позволит повысить как эксплуатационные характеристики при одновременном использовании нескольких транспортных средств от контактной сети ограниченной мощности, так и получить одновременно экономию электроэнергии за счет использования энергии торможения (рекуперации) для зарядки аккумулятора.