Транспортное средство с тяговой аккумуляторной батареей

Полезная модель относится к транспортным средствам на колесах, приводимых в движение с помощью тяговых электродвигателей, подключенных к ведущим колесам и питаемых от аккумуляторных батарей.
Известно транспортное средство (ТС) на колесах, содержащее ходовое шасси на колесах, тяговые электродвигатели, соединенные с ведущими колесами, аккумуляторную батарею (АБ) и блок управления (см. патент РФ, 2022824 С1, кл. B60L 11/00, 15.11.1994). Недостатком данного ТС является ограниченная разрядная мощность и низкая способность накопления энергии торможения. Указанные недостатки определяются характеристиками АБ и ее удельными параметрами.
Задачей полезной модели является создание ТС обладающего требуемыми ходовыми характеристиками и экономической эффективностью, обеспечиваемыми за счет оптимального выбора составляющих тяговой установки.
Указанный технический результат достигается тем, что ТС содержит ходовое шасси с ведущими колесами, при этом тяговая установка включает тяговую аккумуляторную батарею (АБ), тяговые электродвигатели (ТЭД), связанные с ведущими колесами, блок управления (БУ) электродвигателями и дополнительный источник энергии выполненного в виде электрохимического генератора (ЭХГ) для питания собственных нужд, при этом, в качестве тяговой АБ взята батарея энергоемкостью от 100% до 800% от значения величины максимальной выходной электрической мощности дополнительного источника энергии.
Оптимальная конфигурация тяговой установки и тяговой аккумуляторной батареи позволяет обеспечить максимально высокий удельный уровень соотношения длительной мощности и полезной массы ТС при сохранении максимальных ресурсных характеристик тяговой установки и обеспечить высокую перевозочную способность на расстояния сопоставимые с уровнем дизельных аналогов. Данные показатели являются ключевыми параметрами в части эффективности использования того или иного ТС транспортными компаниями.
Оптимальная энергоемкость тяговой АБ обеспечит достаточно высокую мощность при разгоне и требуемую электрическую емкость при движении ТС, высокую перевозочную способность на большие расстояния и при этом обеспечит экономическую эффективность по сравнению с другими конфигурациями тяговой установки ТС с тяговой аккумуляторной батареей. Например, если использовать небольшую литий-титанатную аккумуляторную батарею размещенную например только на крыше электробуса с целью обеспечения низкопольности и большей площади салона для пассажиров то, за счет ее оптимальной энергоемкости и использования энергии ЭХГ для питания собственных нужд можно обеспечить высокую пассажировместимость электробуса на уровне дизельных аналогов, а за счет дополнительной тепловой и электрической энергии ЭХГ можно обеспечить при этом обогрев или охлаждения салона и минимизировать количество подзарядок на маршруте движения, что улучшит экономическую эффективность и окупаемость ТС.
Целесообразно, чтобы энергоемкость тяговой АБ должна составлять от 100% до 800% от значения величины максимальной выходной электрической мощности дополнительного источника энергии. При значении величины максимальной выходной электрической мощности дополнительного источника энергии ниже 100% от энергоемкости тяговой АБ, мощности дополнительного источника энергии может не хватить для питания собственных нужд, например во время стоянки ТС и при профилактике тяговой установки. При значении величины максимальной выходной электрической мощности дополнительного источника энергии более 800% от энергоемкости тяговой АБ мощность дополнительного источника энергии будет избыточна, что ухудшает удельные характеристики тяговой установки и экономическую эффективность ТС.
Целесообразно, чтобы аккумуляторные ячейки в случае использования литий-титанатной аккумуляторной батареи имели электричекую емкость от 20 до 50 А⋅ч и имели последовательное или параллельно-посделовательное соединение. Такая величина электрической емкости обеспечивает оптимальным образом минимальное количество соединений между ячейками и оптимальное сочетание энегоемкости между тяговой аккумуляторной батареей и значением величины максимальной выходной электрической мощности дополнительного источника энергии для питания собственных нужд.
Целесообразно, чтобы аккумуляторные ячейки в случае использования литий-железнофосфатной аккумуляторной батареи имели электричекую емкость от 150 до 300 А⋅ч и имели последовательное или параллельно-посделовательное соединение. Такая величина электрической емкости обеспечивает оптимальным образом минимальное количество соединений между ячейками и оптимальное сочетание энегоемкости между тяговой аккумуляторной батареей и значением величины максимальной выходной электрической мощности дополнительного источника энергии для питания собственных нужд.
Целесообразно, чтобы аккумуляторные ячейки в случае использования литий-никель-марганец-кобальтовой аккумуляторной батареи имели электричекую емкость от 10 до 250 А⋅ч и имели последовательное или параллельно-посделовательное соединение. Такая величина электрической емкости обеспечивает оптимальным образом минимальное количество соединений между ячейками и оптимальное сочетание энегоемкости между тяговой аккумуляторной батареей и значением величины максимальной выходной электрической мощности дополнительного источника энергии для питания собственных нужд.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".
Сущность полезной модели поясняется структурной схемой тяговой установки ТС с тяговой аккумуляторной батареей и описанием ее работы.
На фиг. 1 представлена структурная схема тяговой установки ТС.
Тяговая установка ТС содержит тяговую АБ 1, ТЭД 2, ведущие колеса 3, дополнительный источник энергии выполненного в виде ЭХГ для питания собственных нужд 4 и БУ 5.
Тяговая установка ТС работает следующим образом. Тяговая АБ 1 вырабатывает электроэнергию и обеспечивает питание ТЭД 2. ТЭД 2 передают крутящий момент ведущим колесам 3 и обеспечивают движение электробуса. Дополнительный источник энергии 4 выполненный в виде ЭХГ обеспечивает питание собственных нужд (обогрев или охлаждение салона ТС, освещение ТС, питание БУ, фар, габаритных огней и др.) при запуске ТС, движении ТС и вынужденных остановках путем передачи дополнительной электрической энергии к тяговой АБ. БУ 5 обеспечивает работу ТЭД 2.
Приведенное выше описание структурной схемы тяговой установки ТС показывает, что заявленное транспортное средство с тяговой аккумуляторной батареей может быть реализована на практике, следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию "промышленная применимость".