Многоосное электрическое транспортное средство с гидропневматической системой накопления энергии

 

Использование: электротяговые системы транспортных средств шарнирно сочлененной конструкции с двумя и более ведущими осями и автономным накопителем энергии, например гидропневматическим аккумулятором. Сущность изобретения: в транспортном средстве, имеющем два ведущих моста, один из которых снабжен тяговым электродвигателем, подключенным к контактной сети через электронный регулятор напряжения, ходовую и тормозную педали, снабженные датчиками их перемещения, установлен блок управления. При этом второй мост оборудован гидравлической машиной типа насос-мотор с механизмом управления подачи рабочей жидкости, резервуаром низкого давления, гидропневматическим аккумулятором, электроуправляемым клапаном, датчиком давления и муфтой сцепления. В данном транспортном средстве обеспечивается повышение эффективности рекуперации энергии торможения и реализуется автономное движение при отсутствии контактной сети или напряжения в ней. 2 ил.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств шарнирно сочлененной конструкции, имеющим две и более ведущие оси и автономный накопитель энергии, например гидропневматический аккумулятор, и может быть применено на троллейбусах.

Известно применение на троллейбусе итальянскими фирмами "Маури" и "Линде" [1] автоматизированной полнопоточной гидрообъемной трансмиссии, встроенной в тяговую передачу и являющуюся ее дополнением. Основными элементами этой трансмиссии являются нерегулируемый гидромотор аксиально-поршневого типа, регулируемый насос аналогичного типа, электрогидравлический механизм управления насосом и компьютерный блок управления трансмиссией. Это позволяет улучшить динамические показатели троллейбуса за счет плавного изменения передаточного отношения трансмиссии, но не снижает удельный расход электроэнергии.

Известен трехосный троллейбус ЗИУ-683Б отечественного производства [2] Троллейбус состоит из двух шарнирно сочлененных секций: двухосного тягача и одноосного прицепа. Передний и задний мосты ведомые с односкатными колесами, средний мост ведущий с двускатными колесами.

Недостатками этого троллейбуса является то, что из-за наличия только одного ведущего моста троллейбус имеет малый сцепной вес (и как следствие повышенную вероятность боксования ведущих колес на заснеженном, обледенелом или загрязненном дорожном покрытии), худшие динамические показатели, меньший ресурс работы тяговой передачи, ограничение вместимости пассажирского салона прицепа при односкатных колесах. Тяговый электродвигатель троллейбуса питается от контактной сети через электронный регулятор напряжения. Электрооборудование троллейбуса позволяет в режиме торможения частично рекуперировать электрическую энергию в контактную сеть при наличии в это время потребителя на проходимом троллейбусом участке контактной сети. Последнее обстоятельство, а также то, что колебания напряжения в контактной сети имеют случайно-вероятный характер и делают неустойчивым режим рекуперативного торможения, ограничивают применение и снижают эффективность рекуперации электроэнергии в реальных условиях эксплуатации.

Известен трехосный шарнирно сочлененный пассажирский троллейбус производства Чехии 15 ТР [3] средний и задний мосты которого являются ведущими. Каждый из этих мостов снабжен тяговым электродвигателем, управление которым осуществляется через электронный регулятор напряжения. Благодаря наличию двух ведущих мостов у этого троллейбуса отсутствуют недостатки, имеющиеся у троллейбуса ЗИУ-683Б и отмеченные выше, но в отличие от последнего электрооборудование троллейбуса 15 ТР не позволяет рекуперировать электроэнергию в контактную сеть при торможении.

Технические задачи, решаемые изобретением, заключаются в повышении экономичности многоосного транспортного средства и в расширении его эксплуатационных возможностей. Последнее заключается в обеспечении автономного движения при отсутствии напряжения в контактной сети или при движении на участках, не имеющих контактной сети. Изобретение позволяет также снизить установленную мощность тягового электродвигателя.

Поставленная задача решается тем, что в известном многоосном электрическом транспортном средстве, имеющем два и более ведущих моста, один из которых снабжен тяговым электродвигаталем, подключенным к контактной сети через электронный регулятор напряжения, ходовую и тормозную педали, снабженные датчиками их перемещения, согласно изобретению, установлен блок управления, а второй мост снабжен гидравлической машиной типа насос-мотор с механизмом управления подачи рабочей жидкости, резервуаром низкого давления, гидропневматическим аккумулятором, электроуправляемым клапаном, датчиком давления и муфтой сцепления. Гидравлическая машина соединена со вторым ведущим мостом через муфту сцепления, всасывающая линия гидравлической машины соединена с резервуаром низкого давления, а напорная линия через электроуправляемый клапан соединена с гидропневматическим аккумулятором и датчиком давления, датчики перемещения педалей, электронный регулятор напряжения и датчик давления подключены к входу блока управления, а выходы блока управления к механизму управления подачи рабочей жидкости, муфте сцепления, электроуправляемому клапану и электронному регулятору напряжения.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства.

Предлагаемое электрическое транспортное средство состоит из двух шарнирно сочлененных секций: двухосного тягача 1 и одноосного прицепа 2. На основании кузова тягача 1 расположен ведущий мост 3, приводимый во вращение тяговым электродвигателем 4, питающимся от контактной сети 5 через электронный регулятор напряжения 6. На основании кузова прицепа 2 расположена гидравлическая машина 7 с механизмом управления 8 подачи рабочей жидкости. Гидромашина 7 через муфту сцепления 9 соединена с ведущим мостом 10 прицепа 2. Высасывающая линия гидравлической машины 7 подведена к резервуару низкого давления 11, а напорная линия через электроуправляемый клапан 12 и вентиль 13 подведена к гидропневматическому аккумулятору 14. Напорная линия снабжена двумя предохранительными клапанами 15 и 16, расположенными, соответственно, до и после электроуправляемого клапана 12, и датчиком давления 17. Тормозная педаль 18 и ходовая педаль 19 связаны с датчиками их перемещения 20 и 21, соответственно, в тормозном и тяговом режимах. Выходы датчиков 17, 20 и 21 подсоединены к блоку управления 22. К нему же подключены выходы от электронного регулятора напряжения 6 и вывод к электроуправляемому клапану 12.

В качестве тягового электродвигателя 4 может быть использован электродвигатель ДК-211БМ, в качестве регулятора напряжения 6 тиристорный регулятор РТ-300/700БМ, в качестве гидромашины 7 с механизмом управления подачи рабочей жидкости насос типа IIД и в качестве датчиков перемещения тормозной и ходовой педалей вращающиеся трансформаторы.

Блок управления может быть реализован согласно структурной схеме, представленной на фиг.2, где блок входных преобразователей 22 подключен к входам микроконтроллера 24, а блок выходных преобразователей 25 подключен к выходу микроконтроллера 24. В качестве микроконтроллера 24 может быть применен микропроцессор фирмы Intel или Siemiens.

Устройство работает следующим образом. При торможении электрического транспортного средства, задаваемом тормозной педалью 18, от датчика ее положения 20 поступает сигнал в блок управления 22. Соответствующие команды от блока управления 22 поступают на механизм управления подачи рабочей жидкости гидромашины 7, на электроуправляемый клапан 12 и на муфту сцепления 9, соединяющую гидромашину 7 с ведущим мостом 10 прицепа 2. Гидромашина в этом случае работает в режиме насоса, потребляя кинетическую энергию движущейся массы затормаживаемого транспортного средства, и перекачивает рабочую жидкость из резервуара низкого давления 11 в гидропневматический аккумулятор 14, сжимая в последнем газ до величины срабатывания датчика давления 17. По сигналу от этого датчика в блок управления 22 и по соответствующим командам от последнего на электроуправляемый клапан 12, на механизм управления 8 подачи рабочей жидкости, на муфту сцепления 9 и на электронный регулятор напряжения 6 дальнейшее торможение осуществляется электродинамическим и механическим способами. При этом муфта сцепления 9 отсоединяет гидромашину 7 от ведущего моста 10, а регулятор 6 подключается к контактной сети 5.

Разгон транспортного средства осуществляется при одновременной параллельной работе электрического привода (электронного регулятора напряжения 6 и электродвигателя 4, вращающего ведущий мост 3 тягача 1) и гидромашины 7, вращающей через муфту сцепления 9 ведущий мост 10 прицепа 2. При нажатии ходовой педали 19 от датчика 21, связанного с этой педалью, подается сигнал в блок управления 22.

Блок управления 22 вырабатывает и подает команды на подключение электронного регулятора напряжения 6 к контактной сети 5, на переключение электроуправляемого клапана 12, на подсоединение муфтой сцепления 9 гидромашины 7 к ведущему мосту 10 и команды на механизм управления 8 подачи рабочей жидкости гидромашины 7. При этом рабочая жидкость, находящаяся в гидропневматическом аккумуляторе 14 под высоким давлением, перемещаясь в резервуар низкого давления 11 через гидромашину 7, работающую в этом случае в режиме гидромотора, приводит во вращение ее и связанный с ней ведущий мост 10 прицепа 2. После использования, накопленный при торможении энергии в гидропневматическом аккумуляторе 14 и падения в нем давления до минимальной регламентированной величины по сигналу датчика давления 17 блок управления 22 выдает команды на муфту сцепления 9, на механизм управления 8 подачи рабочей жидкости, на электроуправляемые клапан 12 и на регулятор напряжения 6, в результате чего гидромашина переводится в режим готовности к работе насосом при очередном торможении, а дальнейший разгон и движение транспортного средства обеспечиваются тяговым электроприводом. Автономное движение транспортного средства осуществляется вращением гидромашины 7 ведущего моста 10 прицепа 2 за счет использования энергии, накопленной в гидропневматическом аккумуляторе 14.

Предохранительные клапаны 15 и 16 обеспечивают отвод рабочей жидкости в резервуар низкого давления 11 из напорной линии в случаях аварийного повышения давления в ней сверх предельно допустимой величины. Вентиль 13 служит для отключения гидропневматического аккумулятора 14 от остальной части гидросистемы с целью уменьшения в нем потерь накопленной энергии при длительных стоянках транспортного средства. Управление вентилем 13 осуществляется вручную.

Литература 1. Le trolleybus en sursis / Fvenas J./ Vie rail, 1991, N 2267, p. 24.

2. И.С.Ефремов, Г.В. Косарев. Теория и расчет троллейбусов. Часть II М. Высшая школа, 1981.

3. Рекламный проспект. Сочлененый троллейбус 15ТР Предприятие изготовитель ШКОДА, Пльзень, ЧССР (прототип).

Формула изобретения

Многоосное электрическое транспортное средство, имеющее два ведущих моста, один из которых снабжен тяговым электродвигателем, подключенным к контактной сети через электронный регулятор напряжения, ходовую и тормозную педали, снабженные датчиками их перемещения, отличающееся тем, что оно снабжено блоком управления, второй ведущий мост снабжен гидравлической машиной типа насос-мотор с механизмом управления подачи рабочей жидкости, резервуаром низкого давления, гидропневматическим аккумулятором, электроуправляемым клапаном, датчиком давления и муфтой сцепления, причем гидравлическая машина через муфту сцепления соединена с вторым ведущим мостом, всасывающая линия гидравлической машины соединена с резервуаром низкого давления, а напорная линия через электроуправляемый клапан связана с гидропневматическим аккумулятором и датчиком давления, датчики перемещения педалей, электронный регулятор напряжения и датчик давления подключены к входу блока управления, а выходы блока управления к механизму управления подачи рабочей жидкости, муфте сцепления, электроуправляемому клапану и электронному регулятору напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2