Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в комбинированных энергоустановках, получающих энергию с использованием ветряных двигателей, солнечных батарей и других возобновляемых источников энергии.

Устройство представляет комплекс источников электрической энергии, установленных на движущемся объекте и экологическое чистое питание потребителей.

Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах позволяет увеличить мощность и снизить расход топлива.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в комбинированных энергоустановках, получающих энергию с использованием ветряных двигателей, солнечных батарей и других возобновляемых источников энергии.

Известна комбинированная энергоустановка с молекулярным накопителем электроэнергии (Патент RU 2182383), содержащая приводной двигатель, механически сопряженный через передаточный элемент с электрическим генератором, к выводам которого подключен выпрямитель, соединенный с системой накопления энергии, к которой через систему управления подключены потребители электрической энергии.

Данная установка наиболее близка по технической характеристике к заявленному устройству и принята за прототип.

В то же время, она имеет малую эффективность.

Задачей полезной модели является повышение эффективности энергоустановки для накопления электрической энергии в движущихся объектах.

Технический результат полезной модели - повышение эффективности энергоустановки.

Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах, содержащая двигатель внутреннего сгорания, сопряженный с электрическим генератором, к выводам которого подключен выпрямитель, соединенный с накопителем электрической энергии, к которому через систему управления подключены потребители электрической энергии и силовые электромашины. Дополнительно введены ветрогенератор, газовая турбинка, виброгенератор и солнечная батарея, соединенные через блок преобразования и регулирования с накопителем электрической энергии, который через систему управления подключен к силовой электромашине и другим потребителям электрической энергии.

Ветрогенератор выполнен с вертикальной осью вращения, установлен в плоском коробе на крыше движущегося объекта, при этом размеры лопастей ветрогенератора определяются наименьшим габаритным размером крыши движущегося объекта с возможностью выработки электрической энергии в режимах стоянки, движении со спуска и торможении движущегося

объекта, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.

Газовая турбинка установлена в выхлопном устройстве двигателя внутреннего сгорания и вращает встроенный в нее электрический генератор, вырабатывающий электрическую энергию, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.

Виброгенератор установлен в сиденьях движущегося объекта с возможностью преобразования энергии колебаний масс водителя и пассажиров в электрическую энергию, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.

Солнечная батарея установлена на внешней поверхности плоского короба ветрогенератора с возможностью выработки электрической энергии, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.

Блок аэродинамики представляет собой механическую систему, снабженную приводом управления с возможностью закрывать и открывать лопасти ветрогенератора при стоянке движущегося объекта и при движении со спуска и торможении.

Устройство для подключения внешнего источника зарядки выполнено с возможностью обеспечения зарядки накопителя электрической энергии от стационарных источников электрической энергии.

Блок преобразования и регулирования обеспечивает согласование и преобразование электрической энергии, вырабатываемой различными источниками, и регулирование работы электрического генератора.

Система управления представляет центральный процессор с аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями сигналов обратных и прямых связей с возможностью обеспечения экономичного режима работы двигателя внутреннего сгорания, получения всей информации о параметрах движении, состоянии накопителя электрической энергии и двигателя внутреннего сгорания и выработки управляющих воздействий на блок преобразования и регулирования, силовые электромашины и двигатель внутреннего сгорания.

Полезная модель поясняется фиг.1, где:

1. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

2. Электрический генератор (ЭГ).

3. Выпрямитель (ВП).

4. Накопитель электрической энергии (НЭЭ).

5. Силовая электромашина (СЭ).

6. Система управления (СУ).

7. Блок аэродинамики (БА).

8. Ветрогенератор (ВГ).

9. Солнечная батарея (СБ).

10. Газовая турбинка (ГТ).

11. Виброгенератор (ВбГ).

12. Блок преобразования и регулирования (БПР).

13. Устройство для подключения внешнего источника зарядки (УВЗ).

14. Потребители электрической энергии (ПЭЭ).

Двигатель внутреннего сгорания 1 - серийно выпускаемый двигатель, бензиновый или дизель мощностью и габаритами в зависимости от назначения движущегося объекта, механически связанный с основным электрическим генератором 2. Двигатель внутреннего сгорания 1 связан с системой управления 6, которая обеспечивает экономичный режим его работы.

Электрический генератор 2 - универсальная синхронная электрическая машина переменного тока, предназначенная для зарядки накопителя электрической энергии 4 через выпрямитель 3, который связан с блоком преобразования и регулирования 12, обеспечивающим постоянство напряжения, вырабатываемого электрическим генератором 2.

Выпрямитель 3 предназначен для преобразования переменного тока, вырабатываемого электрическим генератором 2, в постоянный зарядный ток, питающий накопитель электрической энергии 4.

Силовая электромашина 5 предназначена для обеспечения движения объекта и рекуперации энергии при торможении и движении со спуска и представляет собой устройство типа мотор-колеса. Питание силовой электромашины 5 осуществляется от накопителя электрической энергии 4 по командам системы управления 6. Рекуперации энергии производится от силовой электромашины 5 по команде системы управления 6, которая переводит ее в режим генератора электрической энергии. Информация о функциональных параметрах силовой электромашины 5 поступает в систему управления 6.

Система управления 6 представляет собой центральный процессор с аналогово-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями сигналов обратных и прямых связей, обеспечивая экономичный режим работы двигателя внутреннего сгорания 1, управляя блоком аэродинамики 7 и электромашиной 5. При этом система управления 6 получает всю информацию о функциональных параметрах силовой электромашины 5, состоянии накопителя электрической энергии 4, двигателя внутреннего сгорания 1 и вырабатывает управляющие воздействия на блок преобразования и регулирования 12.

Блок аэродинамики 7 представляет собой механическую систему, снабженную приводами управления, позволяющими закрывать и открывать лопасти ветрогенератора 8. Команда на открытие и закрытие поступает от системы управления 6 в зависимости от режима движения. Открытое положение предусматривается при стоянке движущегося объекта и при движении со спуска и торможении.

Ветрогенератор 8 выполнен с вертикальной осью вращения, установлен в плоском коробе на крыше движущегося объекта. При этом размеры лопастей ветрогенератора 8 определяются наименьшим габаритным размером крыши движущегося объекта. Выработка электрической энергии

ветрогенератором 8 осуществляется в режимах стоянки, движении со спуска и торможении движущегося объекта, при которых блок аэродинамики 7 открывает лопасти ветрогенератора 8. Электрическая энергии, вырабатываемая ветрогенератором 8, через блок преобразования и регулирования 12 поступает в накопитель электрической энергии 4.

Солнечная батарея 9 установлена на внешней поверхности плоского короба ветрогенератора 8 и вырабатывает электрическую энергию, которая через блок преобразования и регулирования 12 поступает в накопитель электрической энергии 4.

Газовая турбинка 10 установлена на выхлопном устройстве двигателя внутреннего сгорания 1, вращает встроенный в нее электрический генератор и вырабатывает электроэнергию за счет энергии выхлопных газов, которая через блок преобразования и регулирования 12 поступает в накопитель электрической энергии 4.

Виброгенератор 11 установлен в сиденьях движущегося объекта, преобразует энергию колебаний масс водителя и пассажиров в электрическую энергию, которая через блок преобразования и регулирования 12 поступает в накопитель электрической энергии 4.

Устройство подключения внешнего источника энергии 13 обеспечивает зарядку накопителя электрической энергии 4 от стационарных источников электрической энергии.

Потребителями электрической энергии 14 являются все осветительные, нагревательные, преобразовательные, управляющие, силовые и измерительные устройства, входящие в систему электрооборудования движущегося объекта.

Работа устройства.

Начало движения. Питание силовой электромашины 5 для начала движения и при движении на малых скоростях осуществялется от накопителя электрической энергии 4 по сигналам системы управления 6. При этом двигатель внутреннего сгорания 1 не работает.

Движение. При движении объекта питание силовой электромашины 5, потребителей электрической энергии 14 осуществялется от накопителя электрической энергии 4 по сигналам системы управления 6. Механическая энергия, вырабатываемая двигателем внутреннего сгорания 1, преобразуется в электрическую энергию электрическим генератором 2, которая через выпрямитель 3 заряжает накопитель электрической энергии 4. Одновременно через блок преобразования и регулирования 12 происходит подзарядка накопителя электрической энергии 4 от солнечной батареи 9, газовой турбинки 10 и виброгенератора 11.

Торможение и движение при спуске. При торможении (движении при спуске) кинетическая энергия движущегося объекта преобразуется в электричество через силовую электромашину 5, которая системой управления 6 переводится в режим генератора. Система управления 6 подает сигнал на блок аэродинамики 7, который открывает лопасти ветрогенератора

8. Выработанная ветрогенератором 8 электроэнергия через блок преобразования и регулирования 12 подается в накопитель электроэнергии 4.

Работа на месте (стоянка). Система управления 6 подает сигнал на блок аэродинамики 7, который открывает лопасти ветрогенератора 8. При наличии ветрового напора выработанная ветрогенератором 8 электроэнергия через блок преобразования и регулирования 12 подается в накопитель электроэнергии 4. Кроме того, электроэнергия, выработанная солнечной батареей 9 через блок преобразования и регулирования 12 также подается в накопитель электроэнергии 4.

При необходимости при наличии внешнего источника электроэнергии подзарядка накопителя электрической энергии 4 осуществялется устройство внешнего источника энергии 13.

Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах позволяет увеличить мощность и снизить расход топлива.

1. Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах, содержащая двигатель внутреннего сгорания, сопряженный с электрическим генератором, к выводам которого подключен выпрямитель, соединенный с накопителем электрической энергии, к которому через систему управления подключены потребители электрической энергии и силовые электромашины, отличающаяся тем, что дополнительно введены ветрогенератор, газовая турбинка, виброгенератор и солнечная батарея, соединенные через блок преобразования и регулирования с накопителем электрической энергии, который через систему управления подключен к силовой электромашине и другим потребителям электрической энергии.

2. Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах по п.1, отличающаяся тем, что ветрогенератор выполнен с вертикальной осью вращения, установлен в плоском коробе на крыше движущегося объекта, при этом размеры лопастей ветрогенератора определяются наименьшим габаритным размером крыши движущегося объекта с возможностью выработки электрической энергии в режимах стоянки, движении со спуска и торможении движущегося объекта, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.

3. Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах по п.1, отличающаяся тем, что газовая турбинка установлена в выхлопном устройстве двигателя внутреннего сгорания и вращает встроенный в нее электрический генератор, вырабатывающий электрическую энергию, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.

4. Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах по п.1, отличающаяся тем, что виброгенератор установлен в сиденьях движущегося объекта с возможностью преобразования энергии колебаний масс водителя и пассажиров в электрическую энергию, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.

5. Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах по п.1, отличающаяся тем, что солнечная батарея установлена на внешней поверхности плоского короба ветрогенератора с возможностью выработки электрической энергии, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.

6. Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах по п.1, отличающаяся тем, что блок аэродинамики представляет собой механическую систему, снабженную приводом управления с возможностью закрывать и открывать лопасти ветрогенератора при стоянке движущегося объекта и при движении со спуска и торможении.

7. Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах по п.1, отличающаяся тем, что устройство для подключения внешнего источника зарядки выполнено с возможностью обеспечения зарядки накопителя электрической энергии от стационарных источников электрической энергии.

8. Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах по п.1, отличающаяся тем, что блок преобразования и регулирования обеспечивает согласование и преобразование электрической энергии, вырабатываемой различными источниками, и регулирование работы электрического генератора.

9. Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах по п.1, отличающаяся тем, что система управления представляет центральный процессор с аналого-цифровыми и цифроаналоговыми преобразователями сигналов обратных и прямых связей с возможностью обеспечения экономичного режима работы двигателя внутреннего сгорания, получения всей информации о параметрах: движении, состоянии накопителя электрической энергии и двигателя внутреннего сгорания и выработки управляющих воздействий на блок преобразования и регулирования, силовые электромашины и двигатель внутреннего сгорания.