София - 1784, бул. Йерусалим 39А, Тел.: 02 8760 431, 02 8770 481, 0897 872 857, Е-mail: mig@bulinfo.net
Патенти и ноу-хау за електрически и хидравлични хибриди, водногоривни и водородни автомобили
След парния автомобил, още преди да бъдат изобретени двигателите с вътрешно горене в края на 19-ти век, се е появил електрическия автомобил. Веднага след него и електрическите трамваи, включително и в София - в началото на миналия век. Но развитието на петролната индустрия и евтиният петрол са ориентирали световната икономика (още в края на 19-ти век) към широкото използване на петрола като транспортно и енергийно гориво. С нарастващия петролен дефицит, небивалия ръст на петролните цени и вредните екологични последици от изгарянето на петролните и изкопаемите газови горива, става вече неизбежна ретро-ориентацията към електрическите автомобили. По принцип, те са по-енергийно ефективни от двигателите с вътрешно горене. При тях технически несложно става циклично рекупериране на кинетичната енергия при спирането им в електрическа енергия, ползваща се за последващо движение. Фактически всички водородни автомобили са електрически, а неизменна част на хибридните автомобили са електрическите им тягови двигатели. Сега най-разпространена е комбинацията "двигатели с вътрешно горене (ДВГ) и електрически машини" на хибридните автомобили.
Редица успешни разработки има и на хибридни автомобили с ДВГ и хидравлични машини, които показват около два пъти по-малък разход на дизел в градски условия, в сравнение с дизелова кола, съгласно оценки, направени на база компютърно-симулирани пътни условия. При така наречените хидравлични хибриди, енергоакумулацията и регенеративната спирачна система, вместо с електрически акумулатори и електросилови машини, е реализирана с хидроакумулатори и хидросилови машини. Патентите 24 и 26, съгласно номерацията на началната страница, са базирани на обща концепция. Те дават авангардни технически решения за най-широк кръг моторни превозни средства, целящи ефективна циклична рекуперационна енергоакумулация, приложими и в частните случаи, съответно за електрически и за хидравлични хибриди.
Най-удобни за експлоатация са автомобилите с горивни клетки, които носят на борда си вода и тя се преобразува в автомобила във водород, който изгаря в горивните клетки и произвежда електричество. Такива водногоривни автомобили не изискват никаква инфраструктура за зареждане, защото водата е лесно достъпно пожаробезопасно и екологично чисто гориво. Преобразуването на вода във водород в самите автомобили налага нискотемпературни химически технологии при невисоки налягания, което става със скъпи катализатори, като платина, например. Както и с други подобни технологии, познати от космическата енергетика. Във всички случаи, обаче, водата е много желано гориво от автомобилистите и еколозите. Поради скъпото съхранение на водорода от една страна и от друга страна - скъпото производство на водород от вода в автомобила, е първостепенно важно енергийната икономичност на електрическите автомобили да бъде неизбежен приоритет при проектирането им. Точно това е целта на моите автомобилни изобретения (вижте позиции 24, 25, 26, 31 и 32), посочени на началната страница. Затова всички водородни автомобили с горивни клетки (серийната от 2008 г. "Honda FCX" , например) е по-добре да имат и подходящо оразмерени тягови електрически акумулатори, за да могат гъвкаво и енерго оптимално (вижте позиция 24) да превключват двигателните и спирачните си работни режими. Разбира се, използването на хидравлична техника (вижте позиция 26) във водородните автомобили, включително и хидроакумулатори е паралелна конкурентна възможност, която също е разработена в мои патенти.
Последният ( 2008 ) ми патент 26 е за автомобили с хидравлични двигателно-спирачни системи, които могат да бъдат и хибриди с ДВГ. По принцип хидравличните хибриди са подходящи за градско шофиране и определено са по-икономични от версиите на електро-ДВГ хибридите, като добре познатата на пазара повече от 10 години "Тоyота Prius", например ("Тоyота Prius" се продава у нас от 2006 година).
Не по-малко важно е да се използват и енергоспестяващи трансмисии, като например хидравлични такива (вижте позиция 26). При съвременния натоварен автомобилен трафик, особено в градовете, на първо място излиза проблемът с енергоикономията, основана на циклично преобразуване на кинетичната енергия при забавено движение и спиране на автомобилите, в електрическа енергия за последващо движение, вместо ползване на класическите спирачки, при които енергията се разхищава, загрявайки спирачките. Освен това са актуални и хидравличните, електрохидравличните и пневматичните двигателно-спирачни системи (вижте позиции 25 и 26), при което разходът на енергия при ускоряване и равномерно движение на автомобилите да става с максимална ефективност. Същевременно, при спиране или забавяне на движението, вместо конвенционалните спирачки да се ползват най-съвременни системи за циклична рекуперация на кинетичната енергия на автомобилите (вижте позиция 24 и 26).
Освен, работещи с вода, такива автомобили могат да се зареждат и с електрическа енергия, ползвана не само за производство на водород на борда им, но и пряко за захранване на електрическите двигатели. Природосъобразно е за това да се ползват електрозареждащи станции, захранвани от локални и/или мрежови електростанции, работещи, напълно или частично, на възобновяеми енергоизточници (ВЕИ), като вятър и слънце, например като тези, посочени на тези страници и изобретенията по позиции 5, 6, 7 и 8 от началната страница. Също така ВЕИ могат да се ползват за производство на водород, както е посочено в позиции 20, 21, 22 и 23 на началната страница, Във всички случаи, масовото навлизане на електрическите автомобили, независимо дали са водни, водородни или други, следва да се решава паралелно и комплексно с тяхното зареждане при максимално използване на ВЕИ, за производство на водород, за производство на електричество или и за двете.
Посочените на тази страница патентовани изобретения са основата, върху която е изграден водородно-акумулаторен автомобил. Тук акумулаторен автомобил наричаме такова моторно превозно средство, което има възможност да акумулира различни видове енергия - например чрез електрически кондензатори, елктрохимични акумулатори, хидоракумулатори, пневмоакумулатори, инерционни маховици (механо-кинетични акумулатори), химически акумулатори, биохимически и органични акумулатори и редица други, както и енергоефективни комбинации между тях. Това обобщаващо наименование (акумулаторен автомобил) обхваща широка гама енергоикономични видове патентовани автомобилни системи, които са класифицирани и синтезирани в долната таблица, в чиято последна колона са посочени изобретенията, съгласно номерацията им на началната страница:
| Двигателно / спирачни системи 6 | Енергоизточници 6 | Регенеративни спирачки 6 |
Двигателна тяга 6 |
Изобретение по позиция 6 |
| Горивни клетки и електроакумулатори | Алтернативно: вода / водород / външно електрозареждане | С електро акумулиране |
Електрическа |
|
| ДВГ и хидросилова система | Алтернативно: петрол/ газ / външно хидрозареждане | С хидро акумулиране | ДВГ и хидромашини | |
| Горивни клетки и хидроакумулатори | Алтернативно: вода / водород / външно хидрозареждане | С хидро акумулиране | Електрическа и хидродвигатели | |
| Горивни клетки и пневмоакумулатори | Алтернативно: вода / водород / външно пневмозареждане | С пневмо акумулиране | Електрическа и пневмодвигатели | |
| Смесени | С повече от един енергоизточник | С повече от едно акумулиране | Повече от две | 24, 25, 26, 31 и 32 |
В горната таблица са показани системи, при които имаме нееднократно трансформиране на енергия. От теоретична гледна точка, всяка трансформация на енергия е неизбежно съпроводена с енергозагуби. Но практически често има крайна енергийна полза от това. Ако за пример разгледаме дизелово-електрическите локомотиви, добре познати от средата на миналия век, те всъщност са хибридни превозни средства по съвременните класификации. При тях дизелови (ДВГ) мотор-генератори произвеждат електричество, което захранва тяговите електромотори на локомотивите. На пръв поглед изглежда, че е добре дизеловите мотори директно да движат колелета на локомотива, както на дизелови камиони. Но проблемът е в това, че дизеловите мотори са най-ефективни в точно определен режим, т.е. те тогава са най-енергоикономични, а движението на локомотивите става в широк диапазон на теглителни и скоростни характеристики, което налага продължителната им работа в неикономични режими. Този проблем се решава с електрически тягови мотори, които са икономични в широк работен диапазон, като същевременно работата на дизеловите електрогенератори се поддържа в оптималните им режими. Така, крайният ефект е по-добра енергоикономичност на локомотива, на което се дължат и предимствата на съвременните хибридни превозни средства. Крайната енергоикономия се дължи на факта, че в ефективните си работни режими електрическата и ДВГ-системата, в съвместната си работа са по-ефективни, от която и да е от две от тях, работеща самостоятелно. Това е добре известно на специалистите. То се дължи на факта, че повечето машини, преобразуващи енергия, а още повече ДВГ, са не много икономични, а тяхната най-висока ефективност (40-45%) се достига в доста тесен диапазон на работния им режим. Това е и главната техническа предпоставка за предпочитанията към хибридните превозни средства. А като една еманация на хибридната техника, може да се разглежда "хибридността" не на обобщено ниво автомобил, а на по-първичното ниво - хибриден автомобилен двигател, както е конструиран, например, съгласно 31.
Двукратното преобразуване на енергия при хибридните транспортни средства цели да се избегнат (или минимизират) енерго неикономичните режими на работа на отделните силови системи, която минимизация е в основата на техническите решения на посочените патенти. Паралелни цели на моите патенти са да се увеличи едновременно ефективността и да поевтинят отделните възли и агрегати в автомобилите. Това постигам чрез намаляване на масата и увеличаване на компактността им. За да стане това, обаче, без да се намалява мощността им, изобретенията ползват и известния принцип от динамиката на роторните машини. Според него, една и съща мощност се постига с увеличаване на оборотите за сметка на намаляване на въртящия им момент. Този подход, не само намалява габаритите и масата на възлите, но води и до значително увеличаване на ефективността им и то в широк диапазон на работните им режими, без да се променя мощността на агрегатите.
За малки градски автомобили се ползва т.н. концепция на хидравличните хибриди (Hydra-Drive Vehicle (Сar) ). Тази концепция е подробно разработена в патента на позиция 26 на началната страница. Важно преимущество за градско шофиране на хидроакумулацията е, че тя дава възможност за изключително бързо освобождаване на акумулираната енергия с минимални енергозагуби, което не е така с електро акумулацията, например. Но и големите камиони могат да се възползват от концепцията Hydra-Drive Vehicle, както и за малки маневрени локомотиви. Дизелово-хидроакумулаторната система (вместо дизелово-електрическа система) е много по-икономична. Дизелов двигател, със сравнително малка мощност и нисък разход на гориво, може да развива значителна теглителна сила, благодарение на хидромоторите, като при това остават всички възможности за хидроакумулация при спиране с регенеративни спирачки.
Екологичните изисквания и петролният дефицит (които до тук не споменахме) налагат масово използване на ВЕИ за зареждане на екологичните автомобили. В долната таблица са посочени някои технически решения за комплексни автомобилни системи, включващи не само автомобилите, но и цялостни решения за инфраструктурата от първични и вторични енергоизточници, съгласно изобретенията, посочени на началната страница:
|
Двигателна тяга 6 |
Енергоизточници за
зареждане на автомобилите Първични 6 |
Енергоизточници за зареждане на автомобилите Вторични 6 |
Изобретение по позиция 6 |
|
Електрическа |
Електричество от ВЕИ и/или от електромрежата |
Електромрежа |
5, 6, 7, 8, 43, 44, 45, 46, 47 и 48 |
| Електрическа и хидродвигатели | Електричество от ВЕИ и/или хидропомпи | Електромрежа | 5, 6, 7, 8, 43, 44, 45, 46, 47 и 48 |
| Електрическа и пневмодвигатели | Електричество от ВЕИ и/или газови компресори | Електромрежа | 5, 6, 7, 8, 43, 44, 45, 46, 47 и 48 |
|
Електрическа |
Електричество от ВЕИ и/или водороднобазирани горива | Бордови ДВГ електрогенератори | 20, 21, 22 и 23 |
В горепосочените две таблици далече не са изчерпани иновативните решения, а още по-малко и техните комбинации и вариации. В този смисъл посоченото е само за илюстрация на потенциала на част от изобретенията.
Ефективността на eлектрическите (и хибридните автомобили) и използването на природосъбразни енергоизточници и горива е доста обширна тема, както конкретно за самите автомобили, така и за цялостните комплексни решения, включващи инфраструктурата за тях и ВЕИ. Тук стесняваме обхвата на темата, чрез разглеждането на нови патентовани технически решения по-долу, които значително повишават ефективността на автотранспортните средства:
АВТОМАТИЗИРАНА СИЛОВА СИСТЕМА ЗА ХИБРИДНИ И ЕЛЕКТРОАВТОМОБИЛИ
(Резюме на патентното описание)
Област на техниката
Настоящото изобретение се отнася до автоматизирана силова система за хибридни и
електроавтомобили, както и за релсови и други транспортни средства.
Предшестващо състояние на техниката
От патент на Германия № DE19718 378А1 е известна автоматизирана силова система
за хибридни автомобили с регенеративно спирачно действие. Тя е компютърно
управлявана и осигурява предаване на движението от моторите на хибридния
автомобил към двигателните му колела. При спиране на автомобила въртящ момент се
предава обратно - от спиращите колела към електрическите двигатели на хибридния
автомобил, които работят като електрогенератори и зареждат акумулаторите, защото
са обратими електрически машини.
Описаната и други известни автоматизирани силови системи за хибридни автомобили
с регенеративни спирачни системи, при забавяне на движенето на автомобилите, не
осигуряват поддържането на повишени обороти на вала на електрическите машини,
работещи в режим на електрогенератори. А от това пряко следват два съществени
недостатъка на тези системи:
Първият е ниска електропроизводителност на обратимите електрически машини в
генераторен режим, поради което само незначителна част от разполагаемата
кинетична енергия на спиращия автомобил се превръща в електрическа.
Вторият недостатък, свързан с първия, е ниската ефективност на регенеративни
спирачки. Това налага едновременно и интензивно включване на конвенционални
спирачни системи, които превръщат голяма част кинетичната енергия на движещия се
автомобил в топлина, вместо в електричество.
Техническа същност на изобретението
Съответно задача на настоящото изобретение е да се предложи автоматизирана
силова система за хибридни и електроавтомобили, която при спиране на автомобила
да поддържа повишени обороти на вала на обратима електрическата машина, работеща
в режим на генератор, с което рязко да се повиши производителността на машината
в генераторен режим и възможно най-голяма част от разполагаемата кинетична
енергия на спиращия автомобил да се превърне в електрическа, която в последствие
да се оползотвори.
Задачата е постигната чрез автоматизирана силова система за хибридни и
електроавтомобили, с регенеративно спирачно действие и компютърно управление,
включваща обратима електрическа машина, захранвана от електрически акумулатор.
Системата се характеризира с това, че обратимата електрическа машина е куплирана
към вариаторна скоростна кутия, от която движението се предава към най-малко
едно колело на автомобила, който се управлява от блок за задвижване на
автомобила, получаващ сигнали от газ-педал, и от блок за спиране на автомобила,
който получава сигнали от спирачен педал, при което два изпълнителни механизма,
свързани с блока за спиране, и други два изпълнителни механизми, свързани с
блока за задвижване, регулират, съответно: обратимата електрическа машина като
двигател и вариаторната скоростна кутия, преобразуваща и предаваща движението
към най-малко едно водещо колело; и обратно - машината като електрогенератор и
вариаторната скоростна кутия, преобразуваща и предаваща движението от най-малко
едно спиращо колело към обратимата електрическа машина.
В едно предпочитано изпълнение на автоматизираната силова система движението от
вариаторната скоростна кутия се предава към двойка водещи колела, монтирани на
един мост, чрез диференциална предавка.
В друго предпочитано изпълнение движението от вариаторната скоростна кутия се
предава към две двойки водещи колела, монтирани на два двигателни моста, чрез
съответно две диференциални предавки, при което двата моста са свързани през
съединител.
Като подвариант на горното предпочитано изпълнение движението от електрическата
машина към водещите колела и обратно се предава и преобразува по механичен път
през вариаторна скоростна кутия чрез валове и полувалове .
Целесъобразно е управлението на автомобила да се подпомага от оптимизиращ блок,
чиито входове са свързани към изходите на датчици за индивидуално следене на
движението на всяко колело и датчик за ниво на зареждане на акумулатора, а
изходите му са свързани към блоковете за задвижване и спиране и към изпълнителен
механизъм за включване и изключване на съединител .
Предимствата на
автоматизираната силова система, съгласно изобретението, се състоят в
постигането на високоефективна рекуперация на кинетичната енергия на автомобила
при спиране, благодарение на вариаторна скоростната кутия, която повишава
оборотите на електрическата машина, работеща като електрогенератор при спиране.
Същевременно същата вариаторна скоростна кутия може да повишава оборотите на
машината, работеща като двигател, което позволява да се използват електрически
маршови машини със сравнително ниски номинални обороти и работещи на невисоки
напрежения, при което те са по-тихи и с удължен технически живот, особено на
колекторните такива. Чрез вариаторната скоростна кутия се постигат оптималните
работни режими на автоматизираната силова система, както при ускоряване, така и
при спиране на автомобила.
Предимство на системата, съгласно изобретението е, че използването на
конвенционални спирачни системи за автомобилите може значително да се ограничи и
с това да се намали неполезната трансформация в топлина на кинетичната енергия
на автомобила при спиране.
Други предимства на автоматизираната силова система, съгласно изобретението, се
състоят във възможността оптимизиращият блок да подпомага икономичното
управление на автомобила в разнообразни градски пътни условия, както и да работи
в режим на автопилот при зададена скорост.
Експлоатационно предимство на автоматизираната силова система, съгласно
изобретението, е че се увеличава пробегът на електро и хибридните автомобили,
снабдени с нея, с едно зареждане, благодарение на значително по-пълноценното
преобразуване на кинетичната енергия при спиране на автомобила в електрическа,
която отново се ползва за движението му. Енергоикономичната работа на автомобила
при равномерно движение, ускорение и спиране се осигурява от специализиран
софтуер, с който е програмиран оптимизиращия управленски блок.
Предимство на автоматизираната силова система, съгласно изобретението, е че
оптимизиращия блок може да бъде програмиран за работа в различни условия, както
и да се променя режима й по време на движение, в зависимост от софтуера,
управляващ оптимизиращия й блок.
Екологично предимство на автоматизираната силова система, съгласно изобретението,
е че може да се използва за електроавтомобили с нулево замърсяване на околната
среда, движещи се в градски зони с интензивно автомобилно движение, където
регенерацията на кинетичната енергия, при честите спирания, води до значителни
икономии на електричество. Такива електромобили могат да се използват като
персонални коли, като таксиметров транспорт и за редица други нужди.
Примери за изпълнение на
изобретението
Автоматизираната силова система за хибридни и електроавтомобили, съгласно
изобретението е представена на фиг. 1. Тя се задвижва от обратима електрическа
машина 1 и се захранва от електрически акумулатор 2. Силовата система се
характеризира с това, че обратимата електрическа машина 1 е куплирана към
вариаторна скоростна кутия 3, в която движението се преобразува и предава към
най-малко едно колело 4 на автомобила, който се управлява от блок 5 за
задвижване на автомобила, получаващ сигнали от газ-педал 6, и от блок 7 за
спиране на автомобила, който получава сигнали от спирачен педал 8, при което два
изпълнителни механизма 9 и 10, свързани с блок 5 за задвижване, и други два
изпълнителни механизми 11 и 12, свързани с блок 7 за спиране, регулират,
съответно: машината 1 като двигател и вариаторната скоростна кутия 3,
преобразуваща и предаваща движението към най-малко едно водещо колело 4; и
обратно - обратимата електрическа машина 1 като електрогенератор и вариаторната
скоростна кутия 3, преобразуваща и предаваща движението от най-малко едно
спиращо колело 4 към обратимата електрическа машина 1.
На посочената примерна силова система на фиг.1 движението от вариаторната
скоростна кутия 3 се предава към две двойки водещи колела 4, монтирани на два
двигателни моста 13 и 15, чрез съответно две диференциални предавки 14 и 16, при
което двата моста са свързани през съединител 17.
Автоматизираната силова система, съгласно изобретението, предава движението от
обратимата електрическа машина 1 към водещите колела 4 и обратно по механичен
път, през вариаторна скоростна кутия 3, чрез валове 18, 19 и 20 и полувалове 21.
За осигуряване на гъвкаво нагаждане към пътните условия и икономично
изразходване на енергия при движението на автомобила, управлението му се
подпомага от оптимизиращия блок 22, чиито входове са свързани към изходите на
датчици 23 за индивидуално следене на движението на всяко колело 4 и датчик за
ниво на зареждане на акумулатора 2, а изходите му са свързани към блоковете 5 и
7 за задвижване и спиране и към изпълнителен механизъм 24 за включване и
изключване на съединител 17. Двигателно - генераторната група 25 се включва за
зареждане на акумулатора по команда от оптимизиращия блок 22. Оптимизиращият
блок 22 има възможност да се програмира със специализиран софтуер за различни
работни режими на автоматизираната силова система.
Използване на изобретението
Автоматизирана силова система, съгласно изобретението, се използва за
електрически и хибридни автомобили, за да работят с енергоефективно при всички
режими на движение. Принципът на работа на системата е следния:
При натискане на газ-педала, автомобилът започва да се ускорява, което се
управлява от оптимизиращия блок, получаващ команди от органи за управление на
автомобила и от датчици, следящи движението му.
При задържане на газ-педала в определено положение оптимизиращият блок може да
превключва системата на автопилот, с което осигурява приблизително постоянна
скорост на автомобила при възможния енерго-икономичен режим на движение, чрез
преминаване към подходящо предавателно число на вариаторната скоростна кутия.
При натискане на спирачния педал, оптимизиращият блок превключва системата в
спирачен режим и повишава предавателното число на вариаторната скоростна кутия в
посока от колелата към вала на обратимата електрическа машина. Тогава инерцията
на автомобила върти колелата, а те спират за сметка на регенерацията на
кинетичната енергия на движението в електрическа такава. Именно поддържането на
повишени обороти на вала на обратимата електрическа машина при намаляващите
обороти на колелата на автомобила при забавяне на движението му осигурява
по-ефективното спиране и едновременно значително по-високата степен на
електрогенерация от обратимата електрическа машина.
И в трите разгледани основни режима оптимизиращият блок управлява двойката «обратима
електрическа машина – вариаторна скоростна кутия», с цел подбирането на такова
съотношение на оборотите и въртящия момент на машината, при което разходът на
енергия в маршовите режими да е възможно минимален, а в спирачен режим
електропроизводителността на машината да е максимално възможната.
Работата на системата, съгласно изобретението, включва и редица други функции,
управлявани от оптимизиращият блок:
Той, в зависимост от пътните условия, превключва междумостовия съединител и
автомобила при движение и/или при спиране да работи с всичките си колела.
Други важни функции също се управляват от оптимизиращия блок - да включва/изключва
двигателно-електрогенераторна група за зареждане на акумулатора, в съответствие
с разреждането/зареждането на акумулатора.
Описаната система, съгласно изобретението, може да намери широко приложение в
различни релсови и нерелсови електрически и хибридни сухопътни транспортни
средства. Освен това - тя може да намери приложение и при подводни и надводни
кораби и яхти с електрически двигатели, които имат възможност за рекуперация на
кинетичната енергия на движещия се съд при обратното въртене на витлата им при
спиране.
Автоматизираната силова система, съгласно изобретението, показана на фиг.1, е
лесно изпълнима, защото всичките й основни елементи се произвеждат масово.
Например: тягови електрически машини за електрокари, които са ниско оборотни,
скоростни кутии и съединители, трансмисии и кормилни уредби за масови автомобили,
задвижвани с двигатели с вътрешно горене, както и диференциали, валове,
полувалове, двигателни мостове, шасита, акумулаторни батерии и други възли и
детайли за масово произвеждани четириколесни автомобили с две или четири водещи
колела.
ХИДРАВЛИЧНА ДВИГАТЕЛНО-СПИРАЧНА СИСТЕМА ЗА ТРАНСПОРТНИ СРЕДСТВА
(Резюме на патентното описание)
Област на техниката
Настоящото изобретение се отнася до хидравлична двигателно-спирачна система за
транспортни средства. По-специално, изобретението се отнася до система за
регенерация на механичната енергия при спиране на автомобил, който има една или
повече обратими хидравлични машини (хидромотор / хидропомпа).
Предшестващо състояние на
техниката
От патент на Германия № DE10341678 на FORD GLOBAL TECHNOLOGIES е известна
система за индивидуален контрол на спирачния момент на всяко от водещите колела
на автомобил, която има възможност да превръща част от инерционната кинетична
енергия при спиране на автомобила в полезна енергия, което по-нататък наричаме
за краткост регенеративни спирачки.
От публикация на германски изобретатели № WO2004101308 е известна регенеративна
спирачна система, използваща хидравлични спирачки и електрическа регенерация.
От европейски патент № EP1547853, на японски автор, е известно задвижване на
хибридни автомобили с индивидуални двигатели за едно или повече колела, с
възможности за рекуперация на кинетичната енергия при спиране на автомобила,
чрез реверсивен режим на работа на един или повече от индивидуалните двигатели.
От патент на Япония № JP2004155390 на NISSAN MOTOR са известни регенеративни
спирачки, използващи хидравлични система за предаване на спирачния момент на
колелата на автомобил.
Описаният принцип за използване на обратима машина (например, хидромотор /
хидропомпа) за възстановяване (чрез напомпване на хидроакумулатор) на част от
натрупаната при движението инерционна енергия в периода на спиране на
транспортни средства е известна и от други патенти, публикации и реализации. За
тях, както и за цитираните най-нови в тази област, е характерно, че по-време на
движение на автомобила, когато хидравличната машина работи в режим на двигател,
и при последващо спиране, когато тя превключва в режим на помпа, предавателното
съотношение между двигател / генератора и водещото колело / колела на автомобила
не се променя и оборотите на хидропомпата намаляват пропорционално на
намаляването оборотите на колелата на спиращия автомобил.
От теорията е известно, че хидропомпи (например, зъбни такива) са неколкократно
по-непроизводителни при ниски обороти и създаваното от тях налягане в
хидроакумулатора намалява пропорционално с намаляването на оборотите. Точно
такъв е случаят при спиране на автомобил с известните хидрорегенеративни
спирачки, защото неколкократно по-малка част от фактически разполагаемата
кинетична енергия транспортното средство се натрупва обратно в хидроакумулатора,
защото в периода на спирането му, оборотите на вала на обратимата хидромашина
намаляват толкова повече, колкото повече намалява скоростта на автомобила.
Описаната ниска производителност на хидромашините, когато работят в помпен режим
е съществен недостатък на описаните и подобни на тях известни регенеративни
хидроспирачни системи за хибридни и други автомобили.
Техническа същност на
изобретението
Съответно цел на настоящото изобретение е да се предложи хидравлична
двигателно-спирачна система за транспортни средства, която да позволява бързо
нарастване на оборотите на хидропомпата, когато тя работи в режим на при спиране
на автомобила, с което рязко да се повиши производителността на хидромашината в
помпен режим и възможно най-голяма част от разполагаемата кинетична енергия на
спиращия автомобил да се възстанови обратно в хидроакумулатора чрез повишаване
на налягането в него.
Целта е постигната чрез хидравлична двигателно-спирачна система за транспортни
средства, на които поне едно колелата се задвижва от най-малко една обратима
хидромашина, захранвана от хидроакумулатор, характеризираща се с това, че оста
на съответното колело, куплирано през вариаторен редуктор/мултипликатор на
оборотите към хидромашината, чиито двупосочен клапан-регулатор се управлява от
блок за задвижване на автомобила, получаващ сигнали от газ-педал, и от блок за
спиране на автомобила, който получава сигнали от спирачен педал, при което два
изпълнителни механизма, свързани с блока за спиране, и други два изпълнителни
механизми, свързани с блока за задвижване, регулират, съответно: машината като
двигател и вариаторния редуктор /мултипликатор, преобразуващ и предаващ
движението към най-малко едно водещо колело; и обратно - машината като
хидропомпа и вариаторния редуктор /мултипликатор, преобразуващ и предаващ
движението от най-малко едно спиращо колело към машината.
Целесъобразно е управлението на автомобила да се подпомага от оптимизиращ
програмируем блок, чиито входове са свързани към изходите на датчици за
индивидуално следене на движението на всяко колело и датчик за ниво на зареждане
на хидроакумулатора, а изходите му са свързани към блоковете за задвижване и
спиране.
Предимствата на хидравличната двигателно-спирачна система за транспортни
средства, съгласно изобретението, се състоят в постигането на високоефективна
рекуперация на кинетичната енергия на автомобила при спиране, благодарение на
вариаторния редуктор /мултипликатор, който повишава оборотите на хидромашина,
работеща като помпа при спиране. Същевременно същия вариаторен редуктор /мултипликатор
може да повишава оборотите на машината, работеща като двигател, което позволява
да се използват ефективни обратими хидромашини с не много високи номинални
обороти, при което те са по-тихи и с удължен технически живот.
Други предимства на хидравличната двигателно-спирачна система за транспортни
средства, съгласно изобретението, се състоят във възможността оптимизиращият
програмируем блок да подпомага икономичното управление на автомобила в
разнообразни градски пътни условия, както и да работи в режим на автопилот при
зададена скорост. В зависимост от пътните условия оптимизиращият блок може да
променя преводното число на вариатора/ите на всяко от двигателните колела.
Оптимизиращият блок, в съответствие с падане налягането на хидрокумулатора, може
да включва двигателно-хидропомпена група за зареждане на хидрокумулатора.
Експлоатационно предимство на хидравличната двигателно-спирачна система за
транспортни средства, съгласно изобретението, е че се увеличава пробегът на
хибридни и обикновенни автомобили, снабдени с нея, благодарение на значително
по-пълноценното преобразуване и последващо оползотворяване на кинетичната
енергия при спиране на автомобила. Енергоикономичната работа на автомобила при
равномерно движение, ускорение и спиране се осигурява от специализиран софтуер,
с който е програмиран оптимизиращия управленски блок.
Всички гореизброени предимства показват, че хидравличната двигателно-спирачна
система за транспортни средства, съгласно изобретението, е значително
по-икономична от енергийна гледна точка, в сравнение с известните подобни
системи, и е напълно природосъобразна.
Пример за изпълнение на
изобретението
Хидравличната двигателно-спирачна система за транспортни средства, съгласно
изобретението, е илюстрирана с пример за четириколесен автомобил (фиг. 1), на
който всички колела 1 са едновременно двигателни и спиращи и към всяко от тях е
куплирана по една обратима хидромашина 2, захранвана от хидроакумулатор 3,
характеризираща се с това, че оста на съответното колело 1, механично свързано
през вариаторен редуктор/мултипликатор 4 на оборотите към хидромашината 2, чиито
двупосочен клапан-регулатор 5 се управлява от блок 6 за задвижване на автомобила,
получаващ сигнали от газ-педал 7, и от блок 8 за спиране на автомобила, който
получава сигнали от спирачен педал 9, при което два изпълнителни механизма 10 и
11, свързани с блока 8 за спиране, и други два изпълнителни механизми 12 и 13,
свързани с блока 6 за задвижване, регулират, съответно: машината 2 като двигател
и вариаторния редуктор /мултипликатор 4, преобразуващ и предаващ движението към
всяко едно водещо колело 1; и обратно – машината 2 като хидропомпа и вариаторния
редуктор /мултипликатор 4, преобразуващ и предаващ движението от всяко едно
спиращо колело 1 към машината 2.
За осигуряване на гъвкаво нагаждане към пътните условия и икономично
изразходване на енергия при движението на автомобила, управлението му се
подпомага от оптимизиращ програмируем блок 14, чиито входове са свързани към
изходите на датчици 15 за индивидуално следене на движението на всяко колело и
датчик 16 за ниво на зареждане на хидроакумулатора 3, а изходите му са свързани
към блоковете за задвижване 6 и спиране 8.
Двигателно-хидропомпената група, състояща се от двигател 17 с вътрешно горене
куплиран с хидропомпа 18 за зареждане на хидрокумулатора 3 и електрически
стартер / генератор 19, захранван от електрически акумулатор 20, се включва в
режим на помпене през обратния клапан 21 към хидроакумулатора по команда от
оптимизиращия блок 14.
Оптимизиращият управленски блок 14 има възможност да се програмира със
специализиран софтуер за различни работни режими на хидравличната
двигателно-спирачна система за транспортни средства
Използване на изобретението
Хидравличната двигателно-спирачна система за транспортни средства, съгласно
изобретението, може да намери широко приложение в различни релсови и нерелсови
електрически и конвенционални и хибридни сухопътни транспортни средства.
Хидравличната двигателно-спирачна система за транспортни средства, съгласно
изобретението, показана на фиг.1, е лесно изпълнима, защото всичките й основни
елементи се произвеждат масово. Например: зъбни и други хидромашини, вариаторни
скоростни кутии, трансмисии и кормилни уредби за масови автомобили, както и
шасита и други възли и детайли за масово произвеждани четириколесни автомобили.
Двигателно-спирачна система, съгласно изобретението, чрез оптимизиращия
управленски блок, може да бъде програмирана за работа в различни условия, както
и да се променя режима й по време на движение, в зависимост от софтуера,
управляващ оптимизиращия й блок.
Системата, съгласно изобретението, може да се използва за автомобили движещи се
в градски зони с интензивно автомобилно движение, където ефективната регенерация
на кинетичната енергия при честите спирания води до значителни икономии на
енергия. Такива автомобили могат да се използват като персонални коли, като
таксиметров транспорт, автобусен транспорт и за редица други нужди.
Двигателят в двигателно-помпената група на хидравличната двигателно-спирачна
система, съгласно изобретението, може да гори биодизел, биоетанол, метан или
други нискотоксични горива.
Зареждането на хидроакумулаторите на автомобилите може да става не само от
двигателно-помпената група на автомобила, но и от стационарни хидропомпи,
задвижвани от вертикално осеви нискошумни вятърни турбини, например. Те могат да
се монтират в градски условия и да работят при ниски ветроскорости. Вертикалните
турбини заемат минимален терен, защото роторите им са тесни и са разположени във
височина. С такива енергоизточници автомобилите със системата, съгласно
изобретението, могат ефективно да оперират в градски условия на къси разстояния,
с минимална работа на двигателно-помпената група, за сметка на напомпения
хидроакумулатор от стационарни ветропомпени или други помпещи агрегати.
Хидравличната
двигателно-спирачна система, съгласно изобретението, работи по следният начин:
При натискане на педала за газ-педал 6, автомобилът започва да се ускорява,
защото се ускорява поне едно колело (1), куплирано през вариаторен редуктор /
мултипликатор 4 на оборотите, задвижвано от хидромашината 2, чиито двупосочен
клапан-регулатор 5 се управлява от блока 6 за задвижване на автомобила.
Движението на автомобила се забавя и спира чрез натискане на спирачен педал 9,
при което два изпълнителни механизма 10 и 11, свързани с блока 8 за спиране
превключват машината 2 в режим на хидропомпа и вариаторния редуктор /мултипликатор
4, в режим на мултипликатор на оборотите, предава движението от най-малко едно
спиращо колело 1 към машината 2. Именно поддържането на повишени обороти на
машината 2 при намаляващите обороти на поне едно колело 1 на автомобила при
забавяне на движението му, осигурява по-ефективното спиране и едновременно
значително по-високата степен на зареждане на хидроакумулатора 3. Така се
постига многократно използване на кинетичната енергия при всяко забавяне на
скоростта и спиране на автомобила, превръщайки я в потенциална енергия на
напомпения флуид в хидроакумулатора 3.
В разгледаните основни режим на работа оптимизиращия програмируем блок 14,
управлява системата така че, разходът на енергия в маршовите режими да е
възможно минимален, а в спирачен режим набираната в хидроакумулатора 3
потенциална енергия да е максимално възможната.
Описаната система, съгласно изобретението, може да намери широко приложение в
различни релсови и нерелсови сухопътни транспортни средства. Освен това - тя
може да намери приложение и при подводни и надводни кораби и яхти с хидромашини,
които имат възможност за рекуперация на кинетичната енергия на движещия се съд
при обратното въртене на витлата им при спиране.
Автоматизираната силова система, съгласно изобретението, е
лесно изпълнима, защото всичките й основни елементи се произвеждат масово.
ДВУСТЕПЕННА ДВИГАТЕЛНА СИСТЕМА ЗА ХИБРИДНИ АВТОМОБИЛИ
(Резюме на патентното описание)
Област на техниката
Настоящото изобретение се отнася до двустепенна двигателна система за хибридни
автомобили. По-специално, изобретението се отнася до система, захранвана от
енергоакумулатор на борда на колата, с приложение за подобряване на динамиката и
увеличаване на енергийната ефективност на двигателите на хибридния автомобил.
Предшестващо състояние на
техниката
Иновативни хибридни автомобили, с различни видове енергоакумулатори, са извести,
както от практиката, така и от множество патенти и патентни публикации през
последните няколко години. Най-често използваните енергоакумулатори за
хибридните автомобили са електрохимичните. Такива тягови акумулатори използват
редица водещи световни фирми в строителството на хибридни автомобили с
електрическо задвижване като:
TOYOTA MOTOR CORP. с патент на Япония № JP2005199986,
MITSUBISHI ELECTRIC CORP. с публикация № WO2005086322 и с патент на Япония №
JP200525318,
NISSAN MOTOR CORP., с патенти на Япония № JP2005147028, № JP2004332744, №
JP2004155390 и патент на САЩ № US2005189894
SANYO ELECTRIC CO. с патент на Япония № JP2005184979
FORD GLOBAL TECHNOLOGIES с патент на Германия № DE10341678
От европейски патент № EP1547853, на японски автор, е известно задвижване на
хибридни автомобили с индивидуални електрически двигатели за едно или повече
колела.
От публикация на корейски автор № KR2002081033 е известен хибриден автомобил с
по един електрохимичен акумулатор и един балон с газ под налягане, в качеството
на енергоакумулатор на сгъстен въздух.
Moteur Developpment International е швейцарска фирма, която произвежда автомобил,
движещ с помощта на компресорен двигател, захранван от един енергоакумулатор,
както е посочено в корейската публикация. Само, че в последната, освен един
газов акумулатор, има и електрически акумулатор (тягов), който също е един и
захранва електрическия двигател на хибридния пневмо-електрически автомобил.
Известен е техническо решение от германски патент № DE19725110 за автомобил
задвижван от един хидроакумулатор, в качество на енергоакумулатор.
От японски патенти № JP11210702 и № JP2000272482 са известни хибридни автомобили
с повече от един хидро и/или газов акумулатор, но те са директно свързани с
тръби помежду си и фактически работят като един енергоакумулатор.
В патент на САЩ се № US2005079951 се описва хибриден автомобил с два двигателя –
единият е традиционен двигател с вътрешно горене, а другият е пневматичен,
захранван от един балон (енергоакумулатор) с въздух под налягане.
Поне два общи основни недостатъци имат гореописаните и редица подобни хибридни
автомобили с единствен енергоакумулатор, за съответния пневматичен и/или
електрически двигател, хидравличен и/или пневматичен, хидравличен и/или
електрически, или в други двойни или тройни комбинации, както и същите
комбинации, но с участие на двигатели с вътрешно горене и/или горивни клетки, на
мястото на който и да е от двигателите във всяка двойка или тройка комбинации, о
гореизброените.
Първият основен недостътък е, че в хода на движение на автомобилите, когато
енергоакумулатора/ите не се дозареждат, налягането в тях спада непрекъснато. И
когато се наложи да се постигне рязко ускорение на съответния, захранван от тях
пневмо, хидро или електромотор, както и друг вид машина, преобразуваща енергията,
натрупана в енергоакумулатора в механична енергия на въртеливото движение,
задвижващо, през трансмисията, двигателните колелела на автомобила, то това не
може да стане в необходимата степен, тъй като налягането вече е понижено. В тези
случаи, независимо от “подаването на газ” от шофьора, колата не върви, както
изисква пътната обстановка. Дори и да има на борда на колата дозареждащ агрегат
за енергоакумулатора, времето за повишаване на налягането в газов или
хидрорезервоар, или за овишаване на напрежението на електрохимичен акумулатор е
далеч недостатъчно, за да може автомобилът рязко “да дръпне”. А последното може
да предизвика неочаквана аварийна ситуация за шофьора и за другите участници в
движението на пътя.
Вторият основен недостътък е свързан с факта, че при движение на автомобила
двигателите му работят в различни режими (като множество комбинации от двойките
“обороти-въртящ момент”). Тези режими се определят от пътните условия, най-общо
казано, и от начина на шофиране. При разнобразните работни режими коефициентът
на полезно действие (к.п.д.) на двигателите се променя и по-често е неоптимален,
отколкото оптимален. За да може при различни режими ефективността на съответните
мотори да се поддържа достатъчно висока е необходимо те да не работят, когато
степента на зареждане на енергоакумураторите им не позволява оптималната им
работа. Това се отнася за всички видове захранващи ги енергорезервоари (енергоакумулатори),
независимо дали те са електрохимични, газови, хидравлични или други. А
неефективната работа на двигателите винаги води до преразход на енергия.
Има и трети недостатък на някои от разглежданите двигателни системи (например,
корейската иновация). Той се свежда до това, че не е предвидена рекуперация на
кинетичната енергия при спиране на авотомобила. С други думи казано, двигателите
на се обратими машини и не могат да служат, съответно като електрически,
пневматични или хидравлични спирачки, при което спирачният въртящ момент се
оползотворява енергийно, като съответните двигатели работят в режим на
генератори и връщат енергия в енергоакумулаторите, под формата на повишаване на
налягането в тях или на електрическото напрежение за електрохимичните
акумулатори. Такива двигател/генератори наричаме обратими машини, а автомобилите,
които използват тези обратими машини за спиране/регенирарене на енергия,
наричаме автомобили с регенеративни спирачки.
Техническа същност на изобретението
Съответно цел на настоящото изобретение е да се предложи двустепенна двигателна
система за хибридни автомобили, които да са с регенаративни спирачки, а
системата да осигурява добра динамика на автомобила при различни работни режими
на електрическия, хидравличниия и пневматичния двигател, както и да поддържа
висок к.п.д. на работа на съответния двигател/и. Освен това да осигури
рекуперацията на максимално възможно най-голяма част от разполагаемата кинетична
енергия на спиращия автомобил, която чрез обратимите електрически, пневматични
или хидравлични мотори, да се върне обратно в енергоакумулаторите.
Целта е постигната чрез двустепенна двигателна система за хибридни автомобили,
която се задвижва от една, или повече, обратими машини, характеризираща се с
това, че че всяка от машините се захранва, през централен разпределителен блок
на енергия, от поне два отделни енергийни акумулатори, при което системата се
управлява от блок за оптимално движение на автомобила, който подава изпълнителни
команди към централния разпределителен блок на енергия, след обработка на
получените сигнали от шофьорски управленски блок, от датчици за движението на
всяко колело, и от датчици за нивото на остатъчното зареждане на всеки
енергоакумулатор.
В едно предпочитано изпълнение двустепенната двигателна система за хибридни
автомобили може за използва обратимите машини като регенертивни спирачки.
В друго предпочитано изпълнение двустепенната двигателна система за хибридни
автомобили може да има по една обратима машина за всяко двигателно колело на
автомобила.
Във вариант на това предпочитано изпълнение, всяко колело на автомобила е
двигателно.
Целесъобразно е бордовият генератор на енергия на двустепенна двигателна система
за хибридни автомобили да е свързан, през централния разпределителен блок на
енергия, към всеки от отделните енергоакумулатори.
Предимствата на двустепенната
двигателна система за хибридни автомобили, съгласно изобретението, се състоят в
постигането на много добри динамични показатели при движение, като в единия от
поне двата енергоакумулатора винаги се поддържа по-висок ниво на енергия,
необходимо, при нужда да се ускори движението на поне един тягов двигател.
Други предимства на двустепенната двигателна система за хибридни автомобили,
съгласно изобретението, се състоят във възможността блокът за оптимално движение
на автомобила да осигурява ефективна работа на двигателите в разнообразни
градски и извънградски пътни условия, както и в оптималните моменти да включва
бордови енергогенератор, който да дазарежда енергоакумулаторите.
Експлоатационно предимство на двустепенната двигателна система за хибридни
автомобили, съгласно изобретението, е че се увеличава пробегът на хибридните
автомобили, снабдени с нея, с едно зареждане на енергоакумулаторите,
благодарение на значително по-пълноценното рекупериране на кинетичната енергия
при движение и при спиране на автомобила, която отново се ползва за движението
му. Енергоикономичната работа на автомобила при равномерно движение, ускорение и
спиране, както и при работата на регенеративните спирачки се осигурява от
специализиран софтуер, с който е програмиран блокът за оптимално движение на
автомобила.
Всички гореизброени предимства показват, двустепенната двигателна система за
хибридни автомобили, съгласно изобретението, е значително по-икономична от
енергийна гледна точка, в сравнение с известните подобни системи, и е напълно
природосъобразна.
Примери за изпълнение на
изобретението
Двустепенната двигателна система за хибридни автомобили (фиг. 1), съгласно
изобретението, която се задвижва от една, или повече, обратими машини 1, се
характеризира с това, че всяка от машините 1 се захранва, през централен
разпределителен блок 2 на енергия, от два отделни енергийни акумулатори 3 и 4.
Системата се управлява от блок 5 за оптимално движение на автомобила, който
подава изпълнителни команди към централния разпределителен блок 2 на енергия,
след обработка на получените сигнали от шофьорския управленски блок 6, от
датчици 7 за движението на всяко колело, и от датчици 8 и 9 за нивото на
остатъчното зареждане на всеки от дваята енергоакумулатора 3 и 4.
Двустепенната двигателна система за хибридни автомобили, съгласно изобретението,
ползва обратимите машини 1 и като регенеративни спирачки.
Двустепенната система, съгласно изобретението, има по една обратима машина 1 за
всяко двигателно колело на автомобила, като всички колела на автомобила са
двигателни и спиращи с регенеративни спирачки.
Бордовият генератор на енергия 10, на двустепенната система за хибридни
автомобили, е свързан през централния разпределителен блок 2 на енергия към
всеки от отделните енергоакумулатори 3 и 4.
Следва да отбележим, че енергоакумулаторите 3 и 4, както и обратимите машини 1,
в един и същ автомобил, могат да бъдат от различен тип. Тук ще опишем накратко
един примерен такъв вариант. Това е електроавтомобил с хидростатична трансмисия
с включен хидроакумулатор в нея. Той има един електродвигател, захранван от два
отделни електрохимични акумулатора, който механично върти една хидропомпа, която
през хидроакумулатор захранва един хидродвигател, който върти през механичен
диференциал един движещ мост на автомобила. Тук логичен въпрос би бил такъв:
защо електродвигателя не върти директно диференциала. Разбира се – това е
стандартно техническо решение, което далеч не във всички случаи е достатъчно
ефективно, дори и с два отделни акумулатора. Предимството на описаната примерна
комбинация са подчертани за някои случаи. Това са случаите, когато трябва
автамабилът рязко и често да се ускорява. Известно е, че силана на тока в
електродвигателите се ограничава по различни причини и дори да се включи втори и
трети акумулатор, това не води до увеличаване на тока, от койтопряко зависи
големината на въртящия момент, изключително важен за рядкото ускорение. В пример,
този проблем се преодолява като се включва допълнително енергия от
хидроакумулатора. Друг проблем с чисто електрическия автомобил е, че при
неизбежните ускорения електроакумулаторът по-бързо се изпразва, в сравнения със
случая на оптимален режим на токочерпене от него, който се осигурява от
равномерно работещия електромотор, въртящ хидропомпата. А електромоторът винаги
работи не само равномерно, но в режим на максималната си ефективност, което
гарантира и максимално възможния междузаряден пробег на автомобила. А
необходимите промени в тягата на силовия тракт на колата, в примера, се
осигуряват от промените в хидравличната група “хидромотор-хидроакумулатор-хидропомпа”.
В нея всички разлики, неравномерности и други флуктуации в дебита и налягането
на движещата се, по високонапорния контур, хидравлична течност, се акумулират от
хидроакумулатора, както и кинетичната енергия на колата при спиране, когато
колелата въртят обратно хидродвигателя, който работи като хидропомпа и също
зарежда хидроакумулатора. Последно описаният режим е режим на хидродинамично
спиране на колата, което същевременно рекуперира енергия.
За осигуряване на гъвкаво нагаждане към пътните условия и икономично
изразходване на енергия при движението на автомобила, управлението му се
подпомага от блока 5. Той осигурява и необходимата динамика на автомобила, чрез
поддържане на по-високо ниво на енергийно зареждане на поне един от
енергоакумулаторите 3 или 4, който се превключва към поне един двигателен мост
на автомобила, в случай на нужда от бързо ускорение, което не може да се осигури
от текущо захранващия го акумулатор, поради вече спадналото ниво на акумулирана
енергия в него.
Използване на изобретението
Описаната система, съгласно изобретението, може да намери широко приложение в
различни релсови и нерелсови електрически и хибридни сухопътни транспортни
средства. Освен това - тя може да намери приложение и при подводни и надводни
кораби и яхти с електрически двигатели, които имат възможност за рекуперация на
кинетичната енергия на движещия се съд при обратното въртене на витлата им при
спиране. Както и при двигатели на подводни и надводни торпеда
Двустепенната система, съгласно изобретението, показана на фиг.1, е лесно
изпълнима, защото всичките й основни елементи се произвеждат масово. Например:
тягови електрически, пневматични и хидравличини машини, електрохимични
акумулатори, газови и хидравлични резервоари и т.н.
Двустепенната двигателна система за хибридни автомобили, съгласно изобретението,
може да бъде програмирана за работа в различни условия, както и да се променя
режима й по време на движение, в зависимост от софтуера, управляващ блока за
оптимално движение на автомобила.
Автоматизираната силова система, съгласно изобретението, може да се използва за
хибридни, пневматични, електрически и хидравлични автомобили с нулево
замърсяване на околната среда, движещи се в градски зони с интензивно
автомобилно движение, където регенерацията на кинетичната енергия при честите
спирания води до значителни икономии на енергия. Такива автомобили могат да се
използват като персонални коли, като таксиметров транспорт и за редица други
нужди.
Зареждането на енергоакумулаторите на автомобилите може да става с енергия,
получена от естествено възобновяеми енергоизточници като
вятъра,
хидроенергия, енергия на приливите и отливите, а за електрохимичните акумулатори,
от фотоволтоични електрогенериращи модули, например.
Очерталата се вече автомобилна революция е свързана с отказ от двигателите с вътрешно горене и съпътстващите ги механизми, възли и агрегати, в чието производство у нас никога не е имало традиции. Радикалните промени в автомобилостроенето изискват развитието на производствата на тягови електродвигатели и безстепенни електромобилни трансмисии, съпътстващите ги електронни регулатори, хидроагрегати, акумулатори, електрогенератори на горивни клетки и други подобни апарати. Точно в тази сфера е полезен нашият опит в каростроенето, хидромашиностроенето, електрониката и други производствени сфери, където нашите продукти имаха забележимо присъствие на световните пазари. Затова смятаме за целесъобразно българските предприемачи, мениджъри и инвеститори да се възползват от зараждащата се нова вълна в автомобилостроенето и България да намери втори шанс в тези производства, в които традициите в каростроенето ще са полезни. За целта наши производители следва да се ангажират с авангардните постижения в тези сфери като се закупят лицензи за такива производства, включително и български патенти, ноу – хау и изобретения, за които става въпрос на тези страници.
По различни причини, колата на бъдещето след десетина ще работи с водород. За това се хвърлят огромни пари, всички големи компании работят за замяната на петрола с водород като гориво в автомобилите. Вече на пазара се продават свободно водородни коли, най-вече с марката на "Хонда".
Още през 2005 година японската компания Toshiba създаде литиево-йонна батерия, която може да се възстановява чрез зареждане до 80% само за една минута. Това се превръща в най-бързата скорост за зареждане, постигана досега, дори и от конкурентите на компанията. Новата батерия е била създадена благодарение на напредъка в областта на нанотехнологиите. Тайната е в използването на нано-частици, които дават възможност да се подобри качеството и скоростта на абсорбиране на литиевите йони при зареждането. Другото й предимство, в сравнение с досегашните акумулаторни батерии, е по-голямата продължителност на живот. След 1000 зареждания тя губи едва 1% от капацитета си. Toshiba се надява да пусне на пазара батерията първо в производствения и автомобилния сектор, като от компанията определят технологията като силно конкурентна алтернативна за хибридните коли.
С това “тежестта» на електрическата тяга при хибридните автомобили значително ще се увеличи, въпреки че и досега всички хибриди ползват електротяга, включително и пазарният лидер Toyota с модела “Приус”, произвеждан от 1997 година. А основният недостатък на електроавтомобилите (сравнително недългият пробег, ще се минимизира като се премине изцяло на водородни и водороднобазирани горива. Трябва да вземе предвид факта, че литиево-йонните батерии се зареждат с постоянен ток, който се генерира директно от фотоволтаиците и от ветрогенератори.
Повече информация за новата автомобилна вълна вижте тук
Официалните патентни публикации - вижте тук.
39A, Jerusalem Street. Sofia, BG - 1784, E-mail me Voice / Fax: +3592 8760 431, +3592 8770 481, +3598 9787 2857
language="javascript">