Гібридний електромобіль

Реферат: Винахід належить до транспортних засобів, які приводяться в дію мускульною силою людини. Гібридний електромобіль містить раму із сидінням, рульовою колонкою з кермом, два передніх керованих колеса, задні ведучі колеса. Привід одного колеса здійснений ланцюговою передачею від педалей. В колесо вмонтована оборотна електрична машина. Привід зв'язаний з рамою з можливістю за допомогою опускатися і підніматися по відношенню до дорожнього полотна. Привід має акумулятори, систему управління заряджанням і розряджанням акумуляторів, систему управління переміщенням приводу, систему синхронізації оборотів коліс. Аналогічно виконаний привід іншого колеса від двигуна внутрішнього згоряння. Третє привідне колесо зі вмонтованим електродвигуном має сталий контакт з поверхнею дороги. Відповідно до умов руху приводи можуть підключатися незалежно один від одного або в різних комбінаціях, з акумулюванням зайвої енергії і її повторним використанням, що сприятиме заощадженню енергоносіїв в міських умовах. UA 101546 C2 (12) UA 101546 C2 UA 101546 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до пристроїв для приведення в дію транспортних засобів мускульною силою людини і може бути використаний для створення екологічно чистого транспорту для високоекономічних внутрішньоміських і приміських поїздок кожного дня, а також, як транспортний засіб для людей з обмеженими можливостями пересування. Безжальна статистика свідчить про неприборкне збільшення забрудненості повітря міст вихлопними газами. Саме тому створення екологічно чистого транспорту дуже актуально. Крім того, в переповнених автомобілями крупних містах, необхідно створити такий вид транспорту, який не відстає від автобуса і тролейбуса за вартістю поїздки і не програє автомобілю за швидкістю в умовах міського руху. Вирішенню проблем створення екологічно чистого транспорту присвячена конструкція транспортного засобу, що приводиться в рух людиною Р. Бундшуха 1973 р. (патент US3871243, опубл. 18.03.1975), що містить високоефективну трансмісію зміни швидкості руху транспортного засобу, що приводиться в рух людиною, яка містить два колеса, незалежних від загального приводного вала. Недоліком цього транспортного засобу є наявність тільки одного приводу від педалей, що не дозволяє його використовувати в сучасних містах. Традиційний веломобіль, містить раму із закріпленим на ній сидінням, рульовою колонкою з кермом, колесами - двома передніми керованими, зв'язаними між собою поворотною балкою, на якій встановлений вузол повороту, одним заднім - ведучим, привід, виконаний у вигляді ланцюгової передачі від педалей. Відомий триколісний веломобіль з ножним приводом (див., наприклад, патент Німеччини N816654,1949), що має одне заднє провідне колесо, ланцюговий привід до нього, два передні керовані колеса з рульовою трапецією, призначений для перевезення двох чоловік, а також кузов напівзакритого типу. Недоліком цього транспортного засобу є наявність тільки одного приводу від педалей, що не дозволяє його використовувати в сучасних містах. Недоліком такого пристрою є те, що воно має тільки один привід від педалей. Відомий також пристрій легкого екіпажа з комбінованим приводом (Пополов А.С. "Солнечный транспорт", - М., Транспорт, 1996, с.64-65). Екіпаж складається з рами, що зв'язує чотири колеса, кузова-обтічника і педального або електроприводу від сонячних батарей і допоміжного акумулятора. Відомий транспортний засіб з автономним приводом провідних коліс (патент Німеччини № 19831069,1998). Деякі проблеми підвищення ефективності транспортного засобу вирішені в електроавтомобілі з комбінованою силовою установкою (патент США № 705001,2001). Проте загальним їх недоліком є низький коефіцієнт корисної дії (далі ККД), пов'язаний з необхідністю комутації крутного моменту джерел малої потужності, наприклад електродвигунів через трансмісію розрахованої на джерело більшої потужності. Як приклад наведемо традиційний двигун внутрішнього згорання. Низький ККД пов'язаний також із тим, що крутний момент від джерел малої потужності передається на колеса з великою вагою, опором кочення і зчеплення з дорожнім полотном, які розраховані на максимальну потужність основного двигуна внутрішнього згорання. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, за технічною суттю, призначенням і результатом, що досягається є ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТИЙ ВЕЛОМОБІЛЬ (ПАТЕНТ РФ № 2022865, опубл 15.11.1994), що містить раму із закріпленим на ній сидінням, рульовою колонкою з кермом, два передніх керованих колеса, зв'язаних між собою поворотною балкою, на якій встановлений вузол повороту, одне заднє ведуче колесо, привід, виконаний у вигляді ланцюгової передачі від педалей. Відповідно до цієї відомої конструкції, веломобіль виконаний розбірним, а вузол повороту - у вигляді знімного шворня, встановленого на поворотній балці з можливістю його нахилу при зсуві рами з водієм до центру повороту. Недоліком цього відомого пристрою є тільки один велопривід, що не дозволяє використовувати ефективно веломобіль як транспортний засіб. Це пояснюється тим, що в умовах міста необхідно дотримуватися загального потоку руху, а для цього динаміка розгону і швидкість пересування повинна бути вище, ніж дозволяє забезпечити привод від педалей. Задачею, яку має розв'язати винахід, є збільшення ККД пристрою шляхом усунення згаданих недоліків, підвищення ефективності і створення зручної конструкції гібридного електромобіля для застосування в умовах руху міського транспорту. Поставлена задача вирішується тим, що гібридний електромобіль, що містить раму із закріпленим на ній сидінням, рульовою колонкою з кермом, два передніх керованих колеса, зв'язаних між собою поворотною балкою, на якій встановлений вузол повороту, одне заднє ведуче колесо, привід, виконаний у вигляді ланцюгової передачі від педалей. Відповідно до винаходу він додатково містить акумулятори, систему управління зарядом і розрядом 1 UA 101546 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 акумуляторів, систему управління переміщенням приводів, систему синхронізації оборотів коліс, а привід виконаний із системою зміни крутного моменту і колесом, причому він зв'язаний з рамою таким чином, що має можливість за допомогою системи вертикального переміщення педального приводу опускатися до і підніматися відносно дорожнього полотна, а в колесо педального приводу вмонтована оборотна електрична машина, потужність якої відповідає потужності, яку в змозі розвити людина. Відповідно до одного з варіантів конкретної реалізації винаходу, пристрій додатково містить механічний привід з двигуном внутрішнього згорання, системою зміни крутного моменту і колесом, причому механічний привід закріплений таким чином, що має можливість за допомогою системи вертикального переміщення механічного приводу опускатися до і підніматися від дорожнього полотна, а в колесо механічного приводу вмонтована електрична оборотна машина, потужність якої відповідає потужності двигуна внутрішнього згорання. Відповідно до ще одного з варіантів конкретної реалізації винаходу, він додатково містить електропривод з електродвигуном, системою зміни крутного моменту, системою від'єднання крутного моменту від електродвигуна і одним (або двома колесами), яке (або які) має (або мають) постійне зачеплення з дорожнім полотном. У винаході, що заявляється, забезпечується підвищення ефективності за рахунок трьох незалежних приводів, кожен з яких може працювати незалежно або паралельно у всіх поєднаннях. Підвищення ККД досягається у пристрої за рахунок того, що між приводами відсутні механічні зв'язки, а вибір типу і ширини коліс для кожного приводу проводиться з урахуванням необхідного зчеплення з дорожнім полотном з урахуванням максимального створюваного крутного моменту відповідним приводом, забезпечуючи, таким чином, оптимальне значення опір кочення, а це приводить до оптимального використання інерційних можливостей і підвищення ККД електромобіля в цілому. Крім того, вибір оборотних електричних машин приводів сумірних по потужності з потужністю самого приводу також приводить до збільшення ККД. Застосування роздільних переміщуваних приводів дозволяє проводити рекуперацію оптимальним чином з урахуванням можливостей відбору потужності для заряду акумуляторів при русі під уклон або гальмування. Крім того, використання трьох роздільних приводів дозволяє забезпечити незалежність від джерел енергії, підвищити ефективність і екологічність транспорту і зменшити шкідливі викиди. Пристрій гібридного електромобіля пояснюється наступними кресленнями, де на фіг. 1 показаний вигляд зліва пристрою, на фіг. 2 - вигляд пристрою спереду; на фіг 3 - вигляд зверху, на фіг 4 - вигляд справа. Гібридний електромобіль містить три незалежні приводи: педальний привід; механічний привід; електричний привід. Педальний привід і механічний привід оснащені оборотними електричними машинами 5 і 10, які вбудовані в колеса 3 і 8 приводів (див. Фіг. 1 - фіг. 2). Гібридний автомобіль містить також силову раму 19, передні керовані колеса 20, рульову систему 21, акумулятори 16, систему управління зарядом і розрядом акумуляторів 17, систему управління переміщенням приводів 15, систему синхронізації оборотів коліс 18, педальний привід з педалями 1, системою зміни крутного моменту 2 і колесом 3. Педальний привід закріплений на рамі таким чином, що має можливість за допомогою системи вертикального переміщення педального приводу 4 опускатися до і підніматися від дорожнього полотна, в колесо педального приводу вмонтована оборотна електрична машина 5, потужність якої сумісна з потужністю, що розвивається людиною. Пристрій містить механічний привід з двигуном внутрішнього згорання 6, системою зміни круглого моменту і колесом 8. Він закріплений таким чином, що має можливість за допомогою системи вертикального переміщення механічного приводу 9 опускатися до і підніматися від дорожнього полотна, в колесо механічного приводу вмонтована електрична оборотна машина 10, потужність якої сумісна із потужністю двигуна внутрішнього згорання. Пристрій також містить електропривод з електродвигуном 11, системою зміни крутного моменту 12, системою від'єднання крутного моменту від електродвигуна 14 і одним (або двома колесами) 13, яке (або які) має (або мають) постійне зачеплення з дорожнім полотном. Пристрій працює таким чином. Оборотні електричні машини 5,10 можуть працювати як електромотори або як генератори. Для здійснення руху електромобіля приводи можуть бути застосовані як усі разом, так і роздільно в будь-якому поєднанні, забезпечуючи необхідний крутний момент для розгону і підтримки рівномірного руху, а також забезпечення руху за інерцією, рекуперацію енергії і зарядку акумуляторів 16. Під час стоянки або зупинки колесо 8 механічного приводу піднято від дорожнього полотна за допомогою вертикального переміщення механічного приводу 9, а електрична машина 10, вбудована в колесо 8, працює як генератор і заряджає акумулятори 16 через систему управління зарядом і розрядом акумуляторів 17. Те ж 2 UA 101546 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 саме може відбуватися і під час руху, якщо колесо механічного приводу підняте і двигун внутрішнього згорання 6 включений. Під час стоянки або зупинки колесо 3 педального приводу піднято від дорожнього полотна за допомогою системи вертикального переміщення педального приводу 4, а електрична машина 5, вбудована в колесо 3 педального приводу, працює в режимі генератора і заряджає акумулятори 16 через систему управління зарядом і розрядом акумуляторів 17. Те ж саме може відбуватися і під час руху, якщо колесо 3 педального приводу знаходиться в піднятому положенні. При русі з піднятим колесом 3 педального приводу і піднятим колесом 8 механічного приводу рух здійснюється за рахунок електродвигуна 11 електроприводу, колесо 13 якого знаходиться в постійному зачепленні з дорожнім полотном. При русі за інерцією колесо 3 педального приводу за допомогою системи вертикального переміщення педального приводу 4 і колесо 8 механічного приводу за допомогою системи вертикального переміщення механічного приводу 9 переводяться у верхнє положення від дорожнього полотна, а електродвигун 11 електроприводу відключається від колеса 13 за допомогою системи від'єднання крутного моменту 14, забезпечуючи таким чином, оптимальне використання запасеної потенційної енергії. Між приводами відсутні механічні зв'язки, забезпечуючи таким чином, підвищення ККД, а вибір типу і ширини коліс для кожного приводу проводиться з урахуванням необхідного зчеплення з дорожнім полотном з урахуванням максимального створюваного відповідним приводом крутного моменту, забезпечуючи таким чином оптимальне значення опір кочення і підвищення ККД електромобіля в цілому. Крім того, вибір приводів оборотних електричних машин, сумірних за потужністю з потужністю самого приводу також приводить до збільшення ККД. Застосування роздільних переміщуваних приводів дозволяє проводити рекуперацію оптимальним чином з урахуванням можливостей відбору потужності для заряду акумуляторів при русі під уклон або гальмування. Крім того, використання трьох роздільних приводів дозволяє забезпечити незалежність від джерел енергії, підвищити ефективність і екологічність транспорту і зменшити шкідливі викиди. Таким чином у винаході, що заявляється, забезпечується збільшення ККД шляхом усунення згаданих недоліків, підвищення ефективності і створення зручної конструкції гібридного електромобіля для застосування в умовах руху міського транспорту. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Гібридний електромобіль, що містить раму із закріпленим на ній сидінням, рульовою колонкою з кермом, два передніх керованих колеса, зв'язаних між собою поворотною балкою, на якій встановлений вузол повороту, заднє ведуче колесо, привід, виконаний у вигляді ланцюгової передачі від педалей, який відрізняється тим, що він додатково містить акумулятори, систему управління зарядом і розрядом акумуляторів, систему управління переміщенням приводів, систему синхронізації оборотів коліс, а привід виконаний із системою зміни крутного моменту і колесом і зв'язаний з рамою таким чином, що має можливість за допомогою системи вертикального переміщення педального приводу опускатися і підніматися відносно до дорожнього полотна, а в колесо педального приводу вмонтована оборотна електрична машина, потужність якої відповідає потужності, яку в змозі розвити людина. 2. Електромобіль за п. 1, який відрізняється тим, що він додатково містить механічний привід з двигуном внутрішнього згорання, системою зміни крутного моменту і колесом, закріплений таким чином, що колесо має можливість за допомогою системи вертикального переміщення механічного приводу опускатися до і підніматися від дорожнього полотна, а в колесо механічного приводу вмонтована електрична оборотна машина, потужність якої відповідає потужності двигуна внутрішнього згорання. 3. Електромобіль за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що він додатково містить електропривід з електродвигуном, системою зміни крутного моменту, системою відключення крутного моменту від електродвигуна і одним (або двома) колесом, яке (або які) має (або мають) постійне зачеплення з дорожнім полотном. 3 UA 101546 C2 4 UA 101546 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 5