Турбогенератор с замкнутым гидроэлектрическим циклом для передвижения электромобиля

Изобретение относится к электроснабжению «чистых» электромобилей, снабженных устройствами замкнутого гидроэлектрического цикла, позволяющего воспроизводить электроэнергию для передвижения электромобиля без ограничения во времени. Другая область применения это производство электроэнергии мобильными устройствами малой энергетики от 500 до 2000 кВт, работающие без ограничения во времени в режиме замкнутого гидро-электрического цикла, не создающих каких либо выбросов в окружающую среду.

Развитие электромобилестроения к настоящему времени сформировалось в трех основных направлениях. Это гибридные автомобили, электромобили на аккумуляторах с высокими энергетическими параметрами и малым временем перезарядки и ДВС на водородном топливе. Все три направления экономически и экологически выгодны, но не безупречны, так как каждое из них требует присутствия развитой инфраструктуры, содержание которой требует немалых затрат, например производства электрических мощностей, линий электропередачи, присутствия разветвленной потребительской сети, а также необходимых технологий и производственных мощностей, функционирование которых наносит ощутимый экологический вред.

Устройства замкнутого гидроэлектрического цикла не требуют такого сопровождения инфраструктуры, и поэтому в совокупном измерении экологической эффективности (электромобиль+сопровождающая инфраструктура), близки к идеальным системам.

Система замкнутого гидроэлектрического цикла является совокупностью устройств, представляющих собой замкнутый контур, в котором передача энергии от одного устройства к другому осуществляется непрерывно в течении всего рабочего времени, который не может быть начат и завершен без внешнего вмешательства.

Взаимодействие исполнительных систем между собой осуществляется программируемым контроллером путем электрических прямых и обратных связей.

Изобретение относится к электромобилестроению, может являться источником бесперебойного электроснабжения транспортных средств, работающих на электрической энергии. Другая область применения производство электроэнергии мобильными устройствами малой энергетики мощностью 500-2000 кВт.

Известен источник энергоснабжения мобильного объекта, технический результат которого заключается в улучшении динамических свойств и уменьшения габаритно-массовых показателей платформы, где заявленный эффект достигается с помощью использования комбинации нескольких емкостных и одного аккумуляторного накопителей энергии. Недостатком приведенного технического решения взятого за аналог, является необходимость перезарядки аккумуляторной батареи после некоторого пробега мобильного объекта.

Патент 2199450.

Известен электромобиль, устройство которого обеспечивает рекуперацию всей электроэнергии, передаваемой ему при ускорениях, когда он переходит в режим торможения, так как оснащен обратимыми электродвигателями колес, способными вырабатывать электроэнергию при торможении. Эти приводы питаются от аккумуляторной батареи, от генератора и генератора агрегата мотор-генератор, которые снабжены системами автоматического регулирования напряжения, подачи топлива в ДВС агрегата мотор-генератор. Для накопления энергии рекуперации предусмотрен электрический конденсатор, включенный последовательно с генератором агрегата мотор-генератор. Приведенное техническое решение можно отнести к числу гибридных электромобилей, что является его недостатком, не отвечающим критерию «экологически чистый» электромобиль. По числу схожих признаков данное техническое решение принято за прототип.

Патент 2048309.

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам электроснабжения экологически чистых электромобилей, снабженных турбогенератором с замкнутым гидроэлектрическим циклом, способным производить электроэнергию для передвижения электромобиля без ограничения во времени, при полном отсутствии каких либо выбросов в окружающую среду. Другая область применения это производство электроэнергии устройствами малой энергетики мощностью от 500 до 2000 кВт. Система замкнутого гидроэлектрического цикла является совокупностью устройств, представляющих собой замкнутый контур, в котором передача энергии от одного устройства к другому осуществляется непрерывно в течении всего рабочего цикла, который не может быть начат и завершен без внешнего вмешательства. Устойчивость системы определяется соотношениями процессов «внутри и извне» системы, минус на возникновение возмущений, поддержание электрических прямых и обратных связей, и стремится к 1, т.е. к идеальной замкнутой системе.

Технический результат, который может быть достигнут при реализации заявленной совокупности признаков, на которые испрашивается правовая охрана, заключается в следующем:

1. независимость электромобиля от распределительных электрических сетей общего пользования или других источников электроснабжения;

2. использование турбогенератора для производства электроэнергии с замкнутым гидроэлектрическим циклом в автоматическом режиме без ограничения во времени;

3 возможность использования турбогенератра с замкнутым гидроэлектрическим циклом в качестве источников электрической мощности в малой энергетике.

Предлагаемое техническое решение представляет собой совокупность устройств, образующих замкнутый гидроэлектрический контур, в котором используется кинетическая энергия гидравлической струи, воздействующей на турбоколесо генератора, вихревое движение которой вокруг некоторой оси в замкнутом объеме вызвано тангенциально расположенными струеобразующими насадками. Учитывая область применения турбогенератора и замкнутой гидравлической системы, в качестве рабочей жидкости необходимо использовать антифриз или водноспиртовую глицериновую смесь с температурой кристаллизации -50С.

Турбогенератор состоит из корпуса 14 (Фиг.1), с двумя тангенциальными входами 12, снабженными струеобразующими насадками 13, крышкой 15, жестко связанной с генератором 4, на валу которого установлена турбина 11. Внутренняя полость, через сливное отверстие, расположенное в центре конусного днища, сообщается со входной частью группы трубопроводов насосов 3 (Фиг.2) через расширительную емкость, (условно не показана). Для организации оптимального режима замкнутого гидравлического цикла в каждый момент времени, всасывающая область трубопроводов сообщается с напорными трубопроводами через управляемые дроссели 17.

Рабочий цикл начинается с момента подачи напряжения с накокипеля энергии (1) блока конденсаторов-ионисторов (предварительно заряженных), емкостью 1000-1500 Ф (Фиг.3) на инвертор (2), преобразующий постоянное напряжение в переменное частотой 400 Гц 120-220 Вт, поступающее на электроприводы насосов (3). Под напором гидравлических струй турбоколесо генератора получает вращающий момент, генерируя трехфазное напряжение. Одна из фаз переменного напряжения направляется программируемым контроллером (6) на второй вход инвертора (2), где инвертируется до частоты 400 Гц, тем самым обеспечивая электроприводы насосов электропитанием в замкнутом режиме без ограничения во времени. Второе фазное напряжение генератора снимается на зарядное устройство (10). Величина зарядного тока задается контроллером (6) и энергия одного или нескольких конденсаторов может быть оперативно использована в зависимости от изменения условий передвижения электромобиля (движение с подъемом в гору). Третье фазное напряжение генератора используется для электропитания постоянным напряжением приборов освещения, контроля, обогрева салона, кондиционера и других потребителей. Электроснабжение переключающих устройств и их связи с элементами блок-схемы условно не показаны. Контроллер формирует трехфазное напряжение частотой 400 Гц и передает на ведущие электродвигатели с короткозамкнутым ротором (8, 9) переднего и заднего мостов. Педаль управления движением жестко связана с датчиком интенсивности движения 5 (потенциометром). Динамические характеристики ведущих электродвигателей в режимах передвижения формируются контроллером путем опроса датчика интенсивности движения с частотой 15-20 кГц и последующих частотных управляющих воздействий. Программируемый контроллер включает в себя блок широтно-импульсной модуляции, блок инвертора, блок определения угла скольжения ротора и статора, постоянство которого обеспечивает работу ведущих двигателей с максимальным КПД и дает возможность точного регулирования скорости вращения ротора путем изменения частоты электромагнитного поля. Реверс ведущих электродвигателей осуществляет блок (7) путем переключения двух фаз питающего напряжения.

Источники:

www.energi.21ru

www.ntpo.com

www.stocon.ru

www.senav.get

1. Электромобиль, в котором конденсатор включен последовательно с мотор-генератором агрегата с возможностью разрядки через него на аккумуляторную батарею или на электродвигатели, при этом датчик напряжения системы регулирования и стабилизации подключен к необъединенным выводам мотор-генератора и конденсатора, отличающийся тем, что источником электроснабжения электромобиля является турбогенератор, снабженный корпусом с крышкой, двумя тангенциально расположенными на корпусе гидравлическими насадками, гидротурбиной, жестко связанной с валом генератора, где рабочей жидкостью является антифриз, кинетическую энергию жидкости сообщает группа насосов, объединенных с турбогенератором в замкнутый гидравлический контур, в режиме работы которого участвуют управляемые дроссельные заслонки, а изначальный электрический импульс электроприводы насосов получают от предварительно заряженного блока конденсаторов, где напряжение с генератора снимается программируемым контроллером, который через инвертор частоты и напряжения питает электроэнергией с частотой 400 Гц приводы группы насосов и ведущих электродвигателей, замыкает непрерывный гидроэлектрический цикл.

2. Электромобиль, в котором конденсатор включен последовательно с мотор-генератором агрегата по п.1, отличающийся тем, что схема управления интенсивностью движения электромобиля состоит из датчика интенсивности движения, положение которого опрашивается контроллером с частотой 15-20 кГц, который включает в себя блок широтно-импульсной модуляции, датчик тока, блок определения угла скольжения ротора и статора, и функции осуществления реверса ведущих электродвигателей, а блок конденсаторов подключается контроллером в оперативном режиме при недостающей потребляемой мощности все вместе или в порядке последовательности, определяемой контроллером.