Электрическое колесное транспортное средство

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к аккумуляторным электрическим колесным транспортным средствам.
Известен электромобиль, тяговое электрическое оборудование которого состоит из тяговой электрической машины, связанной с ведущим мостом карданной передачей, силового преобразователя с блоком управления, накопителя электрической энергии с системой контроля и датчиками состояния, зарядного устройства, преобразователя напряжения и электрического вакуумного насоса с выключателем. Накопитель энергии состоит из нескольких батарей, имеет воздушную систему обогрева и охлаждения. Электромобиль имеет зарядный порт, расположенный под капотом электромобиля (RU №173152, МПК B60L 11/14 опубл. 14.08.2017).
Эта конструкция имеет ряд недостатков, связанных с неоптимальным расположением компонентов тягового электрического оборудования на шасси транспортного средства.
Известно также шасси транспортного средства с электродвигателем, содержащий обратимую электрическую машину, расположенную в базе шасси транспортного средства, выходной вал которой направлен по ходу движения транспортного средства и соединен через муфту с преобразователем момента, имеющим один или более выходных валов, соответственно связанных с одним или более ведущими мостами посредством карданной передачи, накопители электрической энергии с блоком контроля и датчиками состояния расположены в передней и задней частях шасси транспортного средства за пределами базы между лонжеронами рамы, причем в задней части накопители расположены не выше верхней полки лонжерона рамы, преобразователь напряжения, включающий в себя инвертер с системой управления и конвертер (см. патент РФ на ПМ №110036, опубл. 10.11.2011 г., B60L 11/14, B60K 1/00).
Недостатками данного шасси электромобиля является использование компоновки трансмиссии с дополнительными элементами и узлами, изменяющими скорость вращения вала и величину крутящего момента, что влечет снижение эффективности использования полезного пространства при расположении элементов и узлов в раме транспортного средства, не позволяет размещать достаточное количество накопителей энергии на одном уровне с лонжеронами рамы и приводит к увеличению номенклатуры деталей.
В качестве прототипа, по совокупности существенных признаков, принимаем конструкцию шасси транспортного средства с электродвигателем, содержащее расположенную в базе шасси обратимую электрическую машину, карданную передачу, ведущий мост, накопители электрической энергии, представляющие собой набор аккумуляторных батарей, оснащенных блоками контроля, датчиками состояния, зарядным устройством и преобразователем напряжения, расположенные в передней и задней частях шасси за пределами базы между лонжеронами рамы, ниже или на уровне их верхних полок, и в котором выходной вал обратимой электрической машины соединен через муфту непосредственно с карданным валом, передающим вращение на ведущий мост, а в базе шасси установлены дополнительные накопители электрической энергии, также расположенные ниже или на уровне верхних полок лонжеронов рамы: в передней и задней частях шасси, между лонжеронами перед обратимой электрической машиной и позади нее с обеих сторон, по бокам рамы выполнены внешние подвесные устройства для установки дополнительных накопителей электрической энергии (см. патент РФ на ПМ №125935, опубл. 20.03.2013 г., B60L 11/14, B60K 1/00).
Недостатками данного шасси транспортного средства с электродвигателем является использование компоновки трансмиссии с дополнительными элементами и узлами электрического оборудования, размещенного в разных частях рамы, что приводит к снижению технологичности установки электрооборудования при сборке и ремонте шасси.
Тяговые аккумуляторные батареи в этом шасси расположены по всей длине шасси электромобиля, что приводит к значительным длинам высоковольтных силовых проводов. Это удорожает конструкцию, а также приводит к увеличению токовых потерь и падения напряжения в силовых проводах. Размещение накопителей по шасси выполнено неравномерно, что влечет использование питающих силовых высоковольтных проводов различной длины, оказывая влияние на несимметричность и дисбаланс работы системы. Также данная конструкция не имеет возможности модульной сборки отдельно от шасси тягового электрооборудования, а подразумевает установку всех компонентов на транспортное средство отдельно, с последующим осуществлением электромонтажа, что снижает технологичность сборки шасси и его ремонтопригодность, а также приводит к удорожанию транспортного средства.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения технологичности и удобства процессов сборки и ремонта электрического колесного транспортного средства.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в электрическом колесном транспортном средстве, содержащем раму, передний мост, расположенный в базе шасси тяговый электрический двигатель, карданную передачу, задний мост и накопители электрической энергии, представляющие собой набор аккумуляторных батарей, оснащенных блоками контроля, датчиками состояния, зарядным устройством и преобразователями напряжения, которые установлены на едином подрамнике, прикрепленном к лонжеронам рамы между передним и задним мостами, при этом аккумуляторные батареи установлены на быстросъемной платформе, выполненной с возможностью быстрого демонтажа.
В составе тягового электрического оборудования грузового аккумуляторного электрического колесного транспортного средства имеется синхронный тяговый электрический двигатель, соединенный карданной передачей с главной передачей ведущего заднего моста и высоковольтными проводами с модулем тягового электрического оборудования.
В состав модуля входят накопители электрической энергии, представляющие собой набор тяговых аккумуляторных батарей, блоки высоковольтной силовой и низковольтной коммутации, зарядного устройства, розетки для подзарядки, преобразователей DC/DC и DC/AC для питания электродвигателей насоса гидравлического усилителя рулевого управления, пневматического компрессора, агрегатов систем терморегулирования работы компонентов тягового электрического оборудования и собственных нужд шасси.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что «накопители электрической энергии, представляющие собой набор аккумуляторных батарей, оснащенных блоками контроля, датчиками состояния, зарядным устройством и преобразователями напряжения, установленны на едином подрамнике, прикрепленном к лонжеронам рамы между передним и задним мостами, при этом аккумуляторные батареи установлены на быстросъемной платформе, выполненной с возможностью быстрого демонтажа» дает возможность сборки и ремонта этого модуля тягового электрического привода независимо от шасси в специализированном участке, что, в свою очередь, обеспечивает простоту конструкции технологических приспособлений для сборки и ремонта этого модуля и минимизацию технологического времени для осуществления сборочных и ремонтных операций.
Кроме этого при расположении агрегатов тягового электрического оборудования на едином подрамнике минимизируется длина высоковольтных силовых проводов, следовательно, сводятся к минимуму токовые потери в них.
При этом тяговые аккумуляторные батареи расположены в нижней части рамы, что обеспечивает снижение положения центра тяжести, тем самым улучшая управляемость и устойчивость электрического колесного транспортного средства. Для устранения вредного воздействия окружающей среды и дорожных неровностей аккумуляторные батареи размещены на металлической платформе, защищающей их снизу. Конструкция единого подрамника обеспечивает замену тяговых аккумуляторных батарей без разборки этого модуля тягового электрического оборудования. Для снятия аккумуляторных батарей необходимо отсоединить высоковольтные питающие провода и открутить 4 болтовых соединения, удерживающие быстросъемную платформу, на которой установлены аккумуляторные батареи. При этом быстросъемная платформа опускается вниз и может быть заменена на аналогичную. Конструкция позволяет автоматизировать процесс замены быстросъемной платформы с аккумуляторными батареями. Данное свойство может быть использовано в эксплуатирующих организациях, в которых нет доступа к зарядной инфраструктуре или времени на осуществление подзаряда аккумуляторных батарей при выполнении транспортных операций.
Заявляемое электрическое колесное транспортное средство, оснащенное модульным тяговым электрическим приводом, обеспечивает высокую технологичность процессов сборки и ремонта транспортного средства и имеет повышенные показатели энергетической эффективности за счет снижения потерь в высоковольтных силовых проводах.
Заявителю не известны электрические колесные транспортные средства с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что позволяет предположить соответствие заявляемого технического решения условию патентоспособности «новизна».
Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлены
фиг. 1 - электрическое колесное транспортное средство, общий вид;
фиг. 2 - единый подрамник с компонентами тягового электрического оборудования электрического колесного транспортного средства, общий вид;
фиг. 3 - единый подрамник модуля тягового электрического привода для электрического колесного транспортного средства, общий вид.
Электрическое колесное транспортное средство (фиг. 1) содержит единый подрамник 1 с компонентами тягового электрического оборудования, тяговый электрический двигатель 2 соединенный с карданной передачей с задним ведущим мостом 3. Все агрегаты размещены на раме 4 лестничного типа. Электрическое колесное транспортное средство, в частном случае, имеет не ведущий передний мост 5.
На едином подрамнике 1 (фиг. 2) электрического колесного транспортного средства установлены тяговые аккумуляторные батареи 6, размещенные в нижней части единого подрамника 1, бортовое зарядное устройство 7, зарядная розетка 8, для подзарядки аккумуляторных батарей 6 от внешнего источника энергии, блоки высоковольтной силовой коммутации 9 и низковольтной коммутации 10, преобразователь DC/AC 11, для осуществления питания электродвигателя привода пневматического компрессора, преобразователь DC/AC 12, для осуществления питания систем терморегулирования компонетов тягового электрического оборудования, преобразователи DC/DC 13, для питания электродвигателей насоса гидравлического усилителя рулевого управления, низковольтных агрегатов систем терморегулирования работы компонентов тягового электрического оборудования, низковольтных компонентов собственных нужд шасси.
Единый подрамник 1 модуля тягового электрического оборудования электрического колесного транспортного средства (фиг. 3) состоит из вертикальных кронштейнов 14, с помощью которых осуществляется крепление к раме транспортного средства оснований 15, на которых устанавливаются блоки коммутации 9 и 10, зарядное устройство 7, розетка 8, преобразователи DC/AC 11, быстросъемной платформы 16 для установки тяговых аккумуляторных батарей 6, рамы 17, установленной в вертикальных кронштейнах 14 и служащей для установки преобразователя DC/DC 13. Быстросъемная платформа 16 к вертикальным кронштейнам 14 крепится с помощью болтовых соединений, при разборке которых имеет возможность легко демонтироваться вместе с аккумуляторными батареями для осуществления замены и/или ремонта последних. Единый подрамник 1 модуля тягового электрического оборудования усилен кронштейнами 18 для повышения жесткости и прочности конструкции.
Тяговая аккумуляторная батарея 6, имеющая в своем составе систему контроля состояния и управления ее работой, установленная на едином подрамнике 1 в составе модуля тягового электрического оборудования, подает напряжение постоянного тока на силовой преобразователь, осуществляющий управление работой тягового электрического двигателя 2, который преобразует электрическую энергию в механическую энергию движения транспортного средства как в ручном так и в автоматическом режиме, в зависимости от сигналов, посылаемых блоком управления транспортного средства. Блоки коммутации 9 и 10 осуществляют распределение электрической энергии между основными и вспомогательными потребителями, а также осуществляют защиту потребителей и обслуживающий персонал от аварийных и нештатных ситуаций.
Единый подрамник модуля тягового электрического оборудования для аккумуляторного электрического колесного транспортного средства был изготовлен на стандартном оборудовании с применением современных материалов и технологий.