Электромотоцикл
ELECTRIC MOTORCYCLE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к транспортным средствам, приводимым в движение электродвигателем, и может быть использовано в качестве транспортного средства с увеличенным запасом хода.
При эксплуатации электромотоциклов, существует проблема, заключающаяся в ограниченном запасе хода вследствие ограниченной емкости аккумулятора накопителя энергии, в частности аккумуляторных батарей электромотоцикла.
Известно транспортное средство с электродвигателем (патент РФ №2645754 от 23.05.2016, B60L 11/18, B60K 1/04), которое содержит сборный аккумулятор большой мощности, а также сборный аккумулятор, имеющий большую емкость и меньшую выходную мощность, чем у сборного аккумулятора большей мощности и инвертор, причем дополнительно снабжен блоком управления питания, который принимает электроэнергию от сборного аккумулятора большей мощности и сборного аккумулятора большей емкости и передает электроэнергию на них.
Недостатком является то, что аккумулятор большей мощности применяется, если невозможно удовлетворить запрос по выдаваемой мощности от водителя только с помощью выходной мощности аккумулятора большей емкости, что ведет за собой увеличение снаряженной массы и ухудшение ездовых характеристик мотоцикла.
Известен электромотоцикл (патент РФ №2698594 от 19.10.2018, B60L 50/60, B60L 50/61, B60L 50/83, H01M 10/02, H02J 7/00), содержащий блок трансмиссии с электродвигателем, установленный стационарно в электромотоцикле, накопитель энергии, блок управления для модуляции потока энергии, интерфейс со множеством участков подключения для каждого заменяемого накопителя энергии, причем блок управления предназначен для модуляции потока энергии между установленным стационарно в электромотоцикле накопителем энергии, а также заменяемыми накопителями энергии и электродвигателем.
Недостатком является быстрое разрежение, так как заменяемые накопители энергии разряжаются последовательно, причем блок управления выполнен так, что модуляция потока энергии в тяговом режиме осуществляется так, что сначала разряжается каждый заменяемый накопитель энергии и только потом, когда каждый заменяемый накопитель энергии не может использоваться для обеспечения энергией, энергию отбирают из установленного стационарно накопителя энергии, что приводит к быстрому старению аккумуляторных ячеек в заменяемом накопителе энергии при их постоянной эксплуатации, относительно стационарного накопителя энергии. При последовательном разряжении заменяемые накопители энергии полностью разряжаются и становятся дополнительной массой, что приводит к ускоренному разряду стационарного накопителя энергии и ухудшению ездовых характеристик мотоцикла.
Задача изобретения заключается в увеличении запаса хода электромотоцикла, за счет повышения общей суммарной емкости батареи дополнительными аккумуляторными батареями.
Технический результат заключается в оперативном увеличении общей суммарной емкости аккумуляторных батарей электромотоцикла за счет дополнительно установленных аккумуляторных батарей.
Поставленная задача достигается тем, что электромотоцикл содержит тяговый электродвигатель, контроллер управления тяговым электродвигателем, силовую цепь, силовой контактор, электромеханическое коммутирующие устройство, комплект аккумуляторных батарей, подключенных к силовой цепи. Комплект аккумуляторных батарей содержит основную тяговую аккумуляторную батарею и не менее одной дополнительной аккумуляторной батареи, при этом каждая аккумуляторная батарея включает корпус, контроллер батарей и набор блоков батарей, выполненных с литиевыми ячейками, воздушное пространство между которыми заполнено теплопроводящим герметиком. Основная тяговая аккумуляторная батарея подключена параллельно с дополнительной аккумуляторной батареей к силовой цепи через силовой контактор и электромеханическое коммутирующие устройство. Дополнительная аккумуляторная батарея содержит диагностический разъем, программно соединенный с интерфейсом. Также дополнительная аккумуляторная батарея выполнена с узлами крепления, расположенными на корпусе.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - общий вид электромотоцикла с комплектом аккумуляторных батарей;
на фиг. 2 - вид сверху электромотоцикла;
на фиг. 3 - компоновочная схема соединения комплекта аккумуляторных батарей;
на фиг. 4 - дополнительная аккумуляторная батарея;
на фиг. 5 - набор блоков батарей с литиевыми ячейками.
Электромотоцикл содержит основную тяговую аккумуляторную батарею 1, тяговый электродвигатель 2, электромеханическое коммутирующие устройство 3, контроллер 4 управления тяговым электродвигателем, силовой контактор 5, две дополнительные аккумуляторные батареи 6 (фиг. 2). Основная тяговая аккумуляторная батарея 1 и дополнительные аккумуляторные батареи 6 содержат набор 7 блоков батарей, контроллер 8 батареи. Дополнительные аккумуляторные батареи включают узлы 9 крепления, диагностический разъем 10, корпус 11. Набор 7 блоков батарей выполнен с литиевыми ячейками 12, соединенными медными шинами 13.
Основная тяговая аккумуляторная батарея 1 подключена к контроллеру 4 управления тяговым электродвигателем. Тяговый электродвигатель 2 также подключен к контроллеру 4 управления тяговым электродвигателем. Дополнительные аккумуляторные батареи 6 (фиг. 4) подключены к силовой цепи электромотоцикла с помощью силового контактора 5 и электромеханического коммутирующего устройства 3.
Контроллеры 8 батарей управляют коммутационными ключами и осуществляют контроль параметров дополнительных аккумуляторных батарей 6.
Встроенные коммутационные ключи, расположенные в контроллере 8 батареи, производят подключение и отключение дополнительной аккумуляторной батареи 6 от силовой цепи электромотоцикла в процессе движения. Силовой контактор 5 служит для снятия напряжения с контактов электромеханического коммутирующего устройства 3 в случае демонтажа дополнительной аккумуляторной батареи 6. Передача данных между аккумуляторными батареями происходит по интерфейсу CAN.
Подключение дополнительной аккумуляторной батареи 6 к электромотоциклу производят с помощью силового контактора 5 и электромеханического коммутирующего устройства 3, выходящего из корпуса 11 дополнительной аккумуляторной батареи, при выключенном питании.
При запуске электромотоцикла контроллером 8 батареи оценивается текущее состояние основной тяговой аккумуляторной батареи 1 и подключенных дополнительных аккумуляторных батарей 6 по интерфейсу CAN. Оценка состояния производится по текущему напряжению аккумуляторных батарей, их температуре и физической исправности, и, если напряжение подключаемой дополнительной аккумуляторной батареи входит в диапазон напряжения основной тяговой аккумуляторной батареи, то дополнительная аккумуляторная батарея коммутируется.
При дальнейшей эксплуатации, если подключенная дополнительная аккумуляторная батарея выйдет за пределы допустимого напряжения, она отключится, и ее подключение произойдет после повторного попадания в диапазон разрешенных напряжений, с учетом гистерезиса после повторной оценки текущего состояния аккумуляторных батарей.
Для монтажа/демонтажа дополнительных аккумуляторных батарей 6 на корпусе 11 выполнены узлы 9 крепления (фиг. 4.).
Диагностический разъем 10 дополнительной аккумуляторной батареи 6 (фиг. 4) подключается к внешнему устройству, например, персональному ЭВМ (не показано). По диагностическому разъему 10 через программный интерфейс RS-485 из контроллера 8 батареи передается информация о текущем состоянии дополнительной аккумуляторной батареи 6 (величина напряжения на параллельных ячейках, номер отказавшей параллели, напряжение на выходе, потребляемый ток, оставшийся заряд, температура аккумуляторного блока, информационные и аварийные сигналы). Так же, по данному интерфейсу производится конфигурирование параметров аккумуляторных батарей.
Набор 7 блоков батарей выполнен с литиевыми аккумуляторными ячейками 12, которые выполнены из элементов формата MH1 18650, собранные между собой по конфигурации 28s11p с медными шинами 13 (фиг. 5), воздушное пространство между литиевыми ячейками заполнено теплопроводящим герметиком. В качестве теплопроводящего герметика может использоваться компаунд Силагерм 2113 марки А, теплопроводностью 1-1,1 Вт/м⋅К.
Емкость аккумуляторной батареи составляет35 Ач, рабочее напряжение одной параллели от 2,8 до 4,2 В. Полное напряжение заряженной батареи 117,6 В. Батарея способна выдавать максимальный длительный ток в размере 50 А, кратковременный до 100 А. Максимальная мощность батареи составляет 4,1 кВт⋅ч.
В качестве электромеханического коммутирующего устройства 3 используется вилка 2РТТ32КУН12Ш16 В, в качестве диагностического разъема 10 (фиг. 4) - вилка 2РМТ14БПН4Г1 В1 В.
Заявленная конструкция электромотоцикла позволяет увеличить запас хода с помощью дополнительных аккумуляторных батарей, повышающих общую суммарную емкость аккумуляторных батарей.