Силова електрична установка для автомобілів та самохідних машин

Реферат: Силова електрична установка для автомобілів та самохідних машин включає один або кілька електричних двигунів, з'єднаних послідовно, IGBT інвертор з функцією зарядного пристрою батарей та іншого допоміжного обладнання. Вона виконана універсальною для обладнання електричним приводом автомобілів без зміни їх рамних конструкцій та конфігурацій. Всі необхідні для обладнання агрегати розміщені в одному корпусі, закріпленому на коробці передач при варіації потужності силової електричної установки від 80 до 240 кВт, а крутного моменту - від 300 до 900 Нм. UA 68581 U (54) СИЛОВА ЕЛЕКТРИЧНА УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОМОБІЛІВ ТА САМОХІДНИХ МАШИН UA 68581 U UA 68581 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування, зокрема до виробництва легкових та вантажних автомобілів, тракторів й інших самохідних машин з електроприводом. В практиці існує велика кількість силових електричних установок для автомобілів та самохідних машин в якості систем для приводу автомобілів електричними двигунами, які кріпляться на колесах (Порше Lohner), на коробці передач або з використанням прямого приводу (Вікипедія). Недоліками таких конструкцій є те, що для кожного автомобілю потрібно конструювати оригінальні системи кріплення агрегатів, батарей і т.п. Крім того, такі системи не мають можливості без зміни їх конструкції змінювати потужність. До того ж сучасні електродвигуни мають специфічну вагу близько 1 кг/кВт, що робить силову електричну установку важчою за бензинові двигуни і ускладнює її адаптацію до серійного автомобіля. Інший недолік сучасних систем - це зарядний пристрій, який є малопотужним (до 11 кВт), або має значну вагу (більше 50 кг) та об'єм. Тому малопотужні зарядні пристрої потребують багатогодинного заряду батарей, а потужні - великого об'єму. Ці недоліки не дозволяють впровадити у виробництво електромобілі з такими технічними показниками, які можна порівняти з бензиновими автомобілями, і ведуть до істотних змін конструкції серійного автомобіля та збільшують на 2050 % собівартість електромобіля. Тому попит на електромобілі є низьким, а залежить це рід їх ціни. Для економічно виправданого переобладнання серійних автомобілів на електропривід потрібні модульні системи, які дозволяють переобладнувати серійні автомобілі без зміни їх конструкцій. В основу корисної моделі покладено завдання створення універсальної електричної силової установки для автомобілів та самохідних машин на основі модульної технології енергетичного забезпечення (чи обладнання) автомобілів з допомогою легких І компактних електричних двигунів (наприклад: електродвигун потужністю в 80 кВт при 12 кг загальної ваги матиме специфічну вагу від 0,15 кг/кВт), інверторів з водяним охолодженням, а також унікальної системи зарядки акумуляторних батарей, яка дозволяє зарядити батарею ємністю 24 кВт.год. за 30 хвилин від звичайного джерела трьохфазного перемінного струму. Завдання вирішується завдяки тому, що силова електрична установка для автомобілів та самохідних машин, яка включає корпус з одним або кількома надлегкими електричними двигунами, з'єднаними послідовно, IGBT інвертор з функцією зарядного пристрою батарей та іншого допоміжного обладнання, виконана придатною для обладнання під електричний привід без змін рамних конструкцій та конфігурації у більшості автомобілів, а всі необхідні для переобладнання агрегати знаходяться в одному корпусі, який закріплюють на коробці передач, при цьому потужність силової електричної установки може варіювати від 80 кВт до 240 кВт, а крутний момент - від 300 до 900 Нм. Схему силової електричної установки для автомобілів та самохідних машин представлено на фіг. 1, де 1 - корпус, 2 - електричний двигун (один або кілька, що з'єднані послідовно), 3-IGBT інвертор, 4 - батареї, 5 - зарядний пристрій, 6 - нагрівач/охолоджувач батарей, 7 - насос системи охолодження двигуна, 8 - насос системи охолодження інвертора, 9 - вакуумний насос, 10 - посилювач керма, 11 - нагрівач, 12 - трансформатор напруги та 13 - комп'ютер керування. Силова електрична установка для автомобілів та самохідних машин включає корпус 1 з одним або кількома надлегкими електричними двигунами 2, з'єднаними послідовно, IGBT інвертор 3 із зарядним пристроєм 5 батарей 4 та допоміжним обладнання, а саме: нагрівачем/охолоджувачем 6 батарей 4, насосом 7 системи охолодження двигуна, насосом 8 системи охолодження інвертора, вакуумним насосом 9, підсилювачем 10 керма, нагрівачем 11, трансформатором 12 напруги та комп'ютером 13 керування. Силова електрична установка для автомобілів та самохідних машин виконана придатною для обладнання під електричний привід без змін рамних конструкцій та конфігурації у більшості автомобілів, а всі необхідні для переобладнання агрегати (2-13) знаходяться в одному несучому компактному корпусі 1, наприклад розміром 60×40×50 см, який закріплюють на коробці передач на посадочне місце звичайного двигуна, при цьому потужність силової електричної установки може варіювати від 80 до 240 кВт, а крутний момент - від 300 до 900 Нм. Досягнення показників потужності та ваги силової електричної установки для автомобілів та самохідних машин можливі лише в результаті комплексного застосування наведених систем і компонентів. Відхилення з застосуванням інших компонентів веде до збільшення ваги і до неможливості заміни звичайного двигуна на електричний без зміни конструкції установки. Електричний двигун силової електричної установки для автомобілів та самохідних машин характеризується як перманентно магнетний синхронний з внутрішнім статором і зовнішнім ротором. Один, два або три електричні двигуни закріплюють так, що вони можуть передавати зусилля на вал коробки передач загальною потужністю від 80 до 240 кВт. IGBT інвертор з 1 UA 68581 U 5 10 потужністю до 250 кВт за допомогою спеціального пристрою і програмного забезпечення може одночасно приводити в дію до трьох двигунів і також виконувати функцію зарядного пристрою з потужністю до 60 кВт. Таким чином, знімається основна проблема електроавтомобілів (тривалий у 6-8 годин час для зарядки батарей) і проблема з вагою і місцем в автомобілі для потужних зарядних приладів. Завдяки запропонованій силовій електричній установці для автомобілів та самохідних машин знижується специфічна вага силової установки (електричний двигун + інвертор + зарядний пристрій) до 0,2 кг/кВт або до загальної ваги близько 50 кг при потужності 240 кВт. Для порівняння звичайна силова установка такої ж потужності має специфічну вагу 0,9 кг/кВт і загальну вагу 240 кг (150 кг електричний двигун, 30 кг інвертер, 30 кг зарядній пристрій на 60 кВт). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Силова електрична установка для автомобілів та самохідних машин, що включає один або кілька електричних двигунів, з'єднаних послідовно, IGBT інвертор з функцією зарядного пристрою батарей та іншого допоміжного обладнання, яка відрізняється тим, що вона виконана універсальною для обладнання електричним приводом автомобілів без зміни їх рамних конструкцій та конфігурацій, а всі необхідні для обладнання агрегати розміщені в одному корпусі, закріпленому на коробці передач при варіації потужності силової електричної установки від 80 до 240 кВт, а крутного моменту - від 300 до 900 Нм. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2