FI128169B - Menetelmä ja laitteisto sähköenergian välittämiseksi - Google Patents

Menetelmä ja laitteisto sähköenergian välittämiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI128169B
FI128169B FI20175812A FI20175812A FI128169B FI 128169 B FI128169 B FI 128169B FI 20175812 A FI20175812 A FI 20175812A FI 20175812 A FI20175812 A FI 20175812A FI 128169 B FI128169 B FI 128169B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
electrical energy
charging
voltage
actuator
primary side
Prior art date
Application number
FI20175812A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20175812A1 (fi
Inventor
Tero Purosto
Seppo Suur-Askola
Original Assignee
Movekotech Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Movekotech Oy filed Critical Movekotech Oy
Priority to FI20175812A priority Critical patent/FI128169B/fi
Priority to PCT/FI2018/050654 priority patent/WO2019053329A1/en
Priority to EP18855581.7A priority patent/EP3682526B1/en
Publication of FI20175812A1 publication Critical patent/FI20175812A1/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI128169B publication Critical patent/FI128169B/fi

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/53—Batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/18—Buses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/58—Structural details of electrical machines with more than three phases
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Menetelmä sähköenergian välittämiseksi, johon menetelmään kuuluu ensiöpuolella (1) ainakin yksi latausenergianlähde ja ainakin yksi muuttaja (4) sekä toisiopuolella (2) useampi kuin yksi käyttölaitteen sähköenergiavarasto (8), ainakin yksi sähköenergian siirtokanava (10) ja ainakin yksi käyttölaite (11). Menetelmässä ensiöpuolelle (1) järjestetään useampi kuin yksi pienoisjännitettä käyttävä latauselementti (6), ja että laitteiston toisiopuolelle (2) järjestetään sama lukumäärä pienoisjännitettä käyttäviä sähköenergian vastaanottoelementtejä (7), käyttölaitteen sähköenergiavarastoja (8), virranohjauskomponentteja (9) ja lähteviä sähköenergian siirtokanavia (10), kuin mitä laitteistoon on järjestetty latauselementtejä (6), ja että jokaiselta käyttölaitteen sähköenergiavarastolta (8) johdetaan pienoisjännitteistä sähköenergiaa suljetussa virtapiirissä oman itsenäisen virranohjauskomponentin (9) ja oman itsenäinen sähköenergian siirtokanavan (10) kautta käyttölaitteeseen (11) ainakin yhdelle staattorin navalle (12).

Description

MENETELMÄ JA LAITTEISTO SÄHKÖENERGIAN VÄLITTÄMISEKSI
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitetty menetelmä sähköenergian välittämiseksi sekä pa5 tenttivaatimuksen 9 johdanto-osassa esitetty laitteisto sähköenergian välittämiseksi.
Keksinnön mukaisessa uudenlaisessa sähköenergianvälitysmenetelmässä ja -laitteistossa välitetään sähköenergiaa en10 siöpuolelta pienoisjännitteisesti toisiopuolen sähköenergiavarastoihin, kuten akkuihin. Toisiopuolella johdetaan pienois jännitteistä sähköenergiaa useita itsenäisiä sähköenergian siirtokanavia pitkin käyttölaitteen, kuten sähkömoottorin staattorin navoille. Pienois jännitteellä tarkoi15 tetaan tasajännitettä (DC) 120 volttiin asti ja vaihtojännitettä (AC) 50 volttiin asti. Pienois jännite tunnetaan määräyksissä ja standardeissa nimellä ELV (Extra Low Voltage) . Koska keksinnön mukaisessa ratkaisussa galvaanisesti erotellun ensiöpuolen ja toisiopuolen toisiopuolella esiin20 tyy ainoastaan pienois jännitettä ja ensiöpuolelta tuleva latausenergia on pienois jännitettä, luokitellaan ratkaisun toisiopuoli kokonaan pienois jännitteiseksi. Pienois jännitteisiä sähkölaitteita saa rakentaa, korjata ja asentaa ilman sähköpätevyyttä. Keksinnön mukaista menetelmää voidaan 25 soveltaa erityisen hyvin esimerkiksi sähkötoimisissa ajoneuvoissa, kuten sähköbusseissa ja sähköautoissa.
Tekniikkojen kehittyessä sähköbussit ovat tulleet varteenotettavaksi vaihtoehdoksi kaupunkien ja taajamien bussilii30 kenteeseen perinteisten dieselbussien korvaajaksi. Sähköbussin käyttökustannukset ovat dieselbussin käyttökustannuksia alhaisemmat, mutta tällä hetkellä alkuinvestoinnit ovat vielä kalliimmat. Sähköbussien energiakustannukset ovat erittäin pienet. Sähköbussi kuluttaa keskimäärin yhden 35 kilowattitunnin kilometriä kohden, mutta kulutus vaihtelee
20175812 prh 06 -08- 2019 riippuen muun muassa kalustovalmistajasta, kuljettajan ajotavasta sekä liikennöinti- ja sääolosuhteista. Sähkö- bussin kulutus kylmissä, lumisissa ja liukkaissa olosuhteissa talvella voi nousta keskimäärin puoleentoista kilowattitun5 tiin kilometriltä. Sähköbussit kuitenkin edistävät muun muassa Suomen hallitusohjelman mukaisia tavoitteita, kuten hiilettömän uusiutuvan kotimaisen energian käyttöä liikenteessä. Liikenne- ja viestintäministeriö on esittänyt, että sähkön osuus kaupunkien bussi- ja jakeluliikenteessä on ol10 tava vähintään 70 % vuonna 2050.
Kiihdytettävän massan minimoimiseksi akuston tulisi olla kevyt. Tällöin täyteen ladatuilla akuilla bussin toimintasäde jää maksimissaan noin 100 kilometriin. Tyypillisellä 15 noin puolen tunnin kaupunkireitillä selvitään alle kolmen minuutin latauksella reitin molemmissa päissä.
Jotta akusto voidaan pitää kevyenä, on sähköbussiliikenteen järjestämistavaksi Suomessa vakiintumassa niin sanottu pää20 tepysäkkilataus, sähköbusseja ladataan päivän aikana linjan varrella päätepysäkeillä, mutta myös yön aikana bussivarikolla. Latauslaitteet voidaan sijoittaa myös muualle linjan varrelle. Linjan varrella lataus suoritetaan yleensä suuritehoista (k 300 kW) virroitinlatausta käyttäen, jolla tar25 koitetaan sähköbussin yläpuolelta tapahtuvaa latausta. Virroitinlataus on automaattinen latausmenetelmä, jota voidaan käyttää sekä varikkolataukseen että liikennöinnin aikaiseen pikalataukseen. Latauslaitetta käytettäessä sähkövirtaa bussiin välittävä komponentti, pantografi, voi sijaita joko 30 latauslaitteessa tai itse sähköbussissa. Virroitinlataustekniikka mahdollistaa parhaimmillaan jopa 450 kW latauksen .
Yleisesti kaupunkiseuduilla käytetyn virroitinlatauksen li säksi on olemassa muitakin sähköbussien pikalatausmenetel3
20175812 prh 06 -08- 2019 miä, kuten induktiolataus, jossa käytetään sähköbussin alapuolelta tapahtuvaa automaattista latausta. Induktiolataus tapahtuu maahan asennettavan ensiökäämin ja bussiin asennettavan toisiokäämin välillä ilman kosketuspintaa. Induk5 tiolatauslaitteet vaativat toimiakseen hyviä käyttöolosuhteita ja pienetkin haittatekijät, kuten esimerkiksi puiden lehdet, hiekka, roskat, lumi ja jää, voivat estää latauksen onnistumisen. Sähköbussin asemointi induktiolatauslaitteelle vaatii myös sähköbussin automaattista havaitsemisjärjes10 telmää. Induktiolataus soveltuu busseille erityisen hyvin, koska niitä käytetään usein hyvin säännölliseen liikennöintiin tietyllä reitillä. Se pienentää tarvittavien akkujen kokoa ja lyhentää välttämättömiä seisokkiaikoja. Myös kustannuksissa säästetään suuriakkuisempiin sähköbusseihin 15 verrattuna siitä huolimatta, että pysäkeille tarvitaan latausalustat
Bussivarikolla lataus suoritetaan yleensä kaapelilatausta käyttäen, jossa käytetään maltillisia 20-50 kW lataustehoja 20 kustannusten minimoimiseksi. Kaapelilatauksessa latauskaapeli on kytkettävä käsin sähköbussiin. Tämän vuoksi kaapelilataus soveltuu parhaiten varikkolataukseen, jolloin sähköbussien huoltohenkilökunta voi hoitaa latauskaapeleiden kytkemisen.
Vaativimpiin akkukäyttöisiin sovellutuksiin, kuten sähköautojen ja sähköbussien moottoreiden voimanlähteenä käytetään nykyteknologian mukaisesti yleisesti akustoja, jotka tuottavat sähkömoottoreille vaadittavan n. 300 - 700 voltin 30 jännitteen. Riittävä jännite saavutetaan kytkemällä satoja nimellis jännitteeltään pienijänniteisiä, esimerkiksi 3,6 volttia, akkuja sarjaan. Lisäksi hyvin yleisesti sähkömoottoreille virta vielä muunnetaan kolmivaiheiksi vaihtovirraksi .
20175812 prh 06 -08- 2019
Nykyisissä ratkaisuissa ongelmina vaatimattoman toimintasäteen ja kalliin hinnan lisäksi on sähköäjoneuvojen käyttöturvallisuuden varmistaminen, mikä on vaativaa, kun 5 ympäristön käyttöjännite ylittää aiemmin mainitun pienoisjännitteen rajan. Vaaditun sähköturvallisuustason saavuttamiseksi korkeajännitteisiä akkupiirejä tulee eristää, eli isoloida, jolloin rakenteisiin tulee lisää paksuutta, painoa ja kustannuksia. Suuret latausvirrat vaativat myös suu10 rempia sulakekokoja, mikä puolestaan vaikuttaa korkeimpiin sähköliittymien kustannuksiin. Korkeammat laitteiston käyttöjännitteet stressaavat teknisiä komponentteja, kuten tehokomponentteja, jolloin laitteistot ikääntyvät nopeasti ja vaativat tiheää huoltoväliä. Myös tehohäviöt ja lämpöhäviöt 15 ovat suuria, vaikuttaen suorasti ja epäsuorasti kustannuksiin, mm. erilaisten komponenttien nopean ikääntymisen ja ylimääräisten jäähdytysratkaisujen tarpeen kautta. Lisäksi kaikkien huoltohenkilöiden, jotka operoivat laitteiston kanssa toisiopuolella, eli sillä puolella, missä sijaitse20 vat käyttölaite ja käyttölaitteen sähköenergiavarastot, tulee omata sähköpätevyys tai toimia sähköpätevyyden omaavan henkilön ohjauksessa. Tämä rajoittaa ja vaikeuttaa laitteiden, kuten esimerkiksi sähköbussien huoltotoimintaa, aiheuttaen huoltotoiminnalle ylimääräisiä kustannuksia.
Lisäksi ongelmana nykyisissä järjestelmissä on niiden huono luotettavuus ja huono redundanttisuus. Mikäli jossakin prosessin vaiheessa laitteen sähköenergiavarastojen latauksesta itse sähköenergiavarastoihin ja käyttölaitteen käyttämi30 seen tapahtuu häiriöitä, on suuri riski, että käyttölaitetta ei voida hyödyntää ennen huollon saapumista.
Eräs tunnetun tekniikan mukainen induktiivinen latausjärjestelmä on esitetty patenttijulkaisussa nro WO 2014207267 35 AI. Tämä julkaisu ei kuitenkaan esitä, että järjestelmä pe
20175812 prh 06 -08- 2019 rustuisi pienois jännitteen käyttöön. Korkeamman jännitteen käyttöön liittyy ongelmia ja riskejä, joita on edellä selostettu .
Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat sekä aikaansaada turvallinen, toimiva ja taloudellinen menetelmä ja laitteisto sähköenergian välittämiseksi. Keksinnön mukaiselle menetelmälle sähköenergian välittämiseksi on tunnusomaista se, mitä on esitetty paid tenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa ja keksinnön mukaiselle laitteelle sähköenergian välittämiseksi on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 9 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön muille sovellusmuodoille on tunnusomaista se, mitä on esitetty muissa patenttivaatimuksissa.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä sähköenergian välittämiseksi, menetelmän ensiöpuolelle kuuluu ainakin yksi latausenergianlähde ja ainakin yksi muuntaja sekä toisiopuolella useampi kuin yksi käyttölaitteen sähköenergiavarasto, 20 ainakin yksi sähköenergian siirtokanava ja ainakin yksi käyttölaite. Menetelmässä ensiöpuolelle järjestetään useampi kuin yksi pienois jännitettä käyttävä latauselementti. Laitteiston toisiopuolelle järjestetään sama lukumäärä pienois jännitettä käyttäviä sähköenergian vastaanottoelement25 tejä, käyttölaitteen sähköenergiavarastoja, virranohjauskomponentteja ja lähteviä sähköenergian siirtokanavia, kuin mitä laitteistoon on järjestetty latauselementtejä. Jokaiselta käyttölaitteen sähköenergiavarastolta johdetaan pienois jännitteisestä sähköenergiaa suljetussa virtapiirissä 30 oman itsenäisen virranohjauskomponentin ja oman itsenäinen sähköenergian siirtokanavan kautta käyttölaitteeseen ainakin yhdelle staattorin navalle.
Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiston, lyhyemmin ratkaisun, sähköenergian välittämiseksi yhtenä olennaisena
20175812 prh 06 -08- 2019 etuna on muun muassa se, että tarvittava pienoisjännitteellinen sähköenergia kanavoidaan käyttölaitteeseen usealle staattorin navalle, jolloin koko käyttölaitteen toimintaympäristössä, eli toisiopuolella, toimitaan pelkästään pie5 noisjännitealueella. Kun jännitteet lopulta summautuvat käyttölaitteessa, saavutetaan sama sähköteho kuin mitä esimerkiksi normaaleissa suurjännitteisissä n. 700 voltin jännitteellä toimivissa sähköbusseissa käytetään. Lisäksi etuna on se, että ratkaisun avulla tasavirran virransyöttö 10 sähkömoottorille on järjestettävissä samoin tavoin kuin virta olisi kolmivaiheista vaihtovirtaa. Pienois jännitteellä toimimisen etuja ovat muun muassa selkeä toimintaympäristön sähköturvallisuuden paraneminen. Matalat tasavirtaiset pienois jännitteet eivät ole ihmiselle hengenvaaralli15 siä. Nykyisten turvallisuusmääräysten mukaisesti pienoisjänniteympäristössä toimivalta henkilöltä ei vaadita sähköpätevyyksiä, mikä helpottaa esimerkiksi käyttölaitteen asennus- ja huoltotoiminnan henkilöiden käyttöä. Pienoisjännitteen käyttäminen mahdollistaa kevyemmät eristykset ja 20 jäähdytysratkaisut sekä yksinkertaisemmat valvonnat ja kytkennät. Lisäksi pienoisjänniteympäristö ei rasita käyttöympäristön komponentteja samalla tavalla kuin korkeammat jännitteet, jolloin järjestelmän vikaantumistiheys paranee ja huoltovälit pitenevät. Kaikki edellä mainitut seikat vähen25 tävät laitteiston hankinta- ja käyttökustannuksia merkittävästi .
Yhtenä etuna on myös käyttöympäristön redundanttisuus sekä ensiöpuolella, että toisiopuolella. Ensiöpuolella on kaik30 kia lataukseen tarvittavia komponentteja useampi kuin yksi kappale ja lataus jatkuu keskeytyksettä, vaikka jokin komponenteista vikaantuisi. Toisiopuolella sähköenergian välitys käyttölaitteelle on järjestetty usean itsenäisen pienois jännitteisen sähköenergianvälityskanavan avulla ja 35 käyttölaitteen sähköenergiavarastoja, akkuja, on sama määrä kuin mitä itsenäisiä sähköenergianvälityskanavia on käytössä. Virran syötön häiriintyessä yksittäisessä kanavassa käyttölaitteen toiminta jatkuu, koska muut kanavat syöttävät käyttölaitteelle virtaa omista itsenäisistä akuista 5 normaalisti.
20175812 prh 06 -08- 2019
Lisäksi etuna on akkukäyttöisten laitteiden parantunut käytettävyys, kuten esimerkiksi langaton lataaminen ja pidentyneet akunkestot. Keksinnön mukaisella menetelmällä ja 10 laitteistolla voidaan esimerkiksi ladata ensiöpuolen latausenergiavarastoja, kuten akkuja, jatkuvasti hiljalleen säästäen samalla sähkökuluissa, koska latausvirtalähteen sulakekoon ei tarvitse olla suuri. Kun käyttölaite, kuten sähköbussi saapuu latauspaikalle, suoritetaan latausener15 giavarastoista sähköbussin akkujen nopea pikalataus suurella virtamäärällä, mutta pienellä jännitteellä, jolloin latausaika saadaan hyvin pieneksi, jopa muutamaksi minuutiksi ja sähköbussilla on uutta sähköenergiaa jatkaa ajamista taas seuraavaan latausväliin saakka.
Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin sovellutusesimerkkien avulla viittaamalla oheisiin yksinkertaistettuihin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää yhtä keksinnön mukaista sovellusesimerkkiä yksinkertaistettuna kaaviokuvana, kuvio 2 esittää toista keksinnön mukaista sovellusesimerkkiä yksinkertaistettuna kaaviokuvana, kuvio 3 esittää yhtä yksinkertaistettuna keksinnön mukaista laitteistoa, sähköbussia, jossa sovelletaan kuvion 1 mukaista järjestelyä.
20175812 prh 06 -08- 2019
Kuviossa 1 on esitetty yksinkertaistettuna kaaviokuvana yhtä keksinnön mukaista sovellusesimerkkiä sähköenergian siirtämiseksi käyttölaitteelle 11 ja sähköenergian lataamiseksi käyttölaitteen sähköenergiavarastoihin 8. Järjeste5 lyssä ympäristö jaetaan kahteen puoleen: ensiöpuoleen 1, eli sähköenergiaa lataavaan puoleen sekä toisiopuoleen 2, eli sähköenergiaa vastaanottavaan puoleen. Ensiöpuoli 1 ja toisiopuoli 2 on galvaanisesti erotettu 3 toisistaan. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että ensiöpuoli 1 ja toisio10 puoli 2 eivät ole fyysisesti kosketuksessa toistensa kanssa, vaan sähköenergia siirto ensiöpuolelta 1 toisiopuolelle 2 toteutuu täysin langattomasti sähkömagneettisen induktion välityksellä.
Latausenergian lähteenä toimii kolmivaiheinen vaihtovirta, jonka jännitetaso on 400 volttia. Sovellutusesimerkissä on kaksi toisistaan erillistä, omien sulakkeiden takana toimivaa latausenergian lähdettä. Virta johdetaan muuttajiin 4, jotka muuntavat virran tasavirraksi ja alentavat jänniteta20 son 48 volttiin. Tällä 48 voltin tasavirralla ladataan kahta 48 voltin latausenergiavarastoa 5, kuten akkua. Latausta tehdään jatkuvasti pienellä virtamäärällä, jolloin voidaan käyttää pieniä sulakekokoja, mikä puolestaan vaikuttaa alentavasti sähkön hankkimiskustannuksiin. Latausenergiava25 rastot 5 ovat edullisesti suurikapasiteettisia akkuja, jolloin ne voivat luovuttaa nopeasti virtaa useamman latauselementin 6 välityksellä toisiopuolelle 2. Koska latausenergian lähteitä ja latausenergiavarastoja 5 on kaksi tai jopa useampia, saavutetaan ensiöpuolella 1 redundanttisuus, 30 eli mahdollisesti jonkin ensiöpuolen 1 komponentin vikaantuessa, ensiöpuoli 1 kykenee silti jatkamaan sähköenergian syöttämistä toisiopuolelle 2.
Latausenergiavarastoista 5 siirretään sähköenergiaa en35 siöpuolelta 1 latauselementtien 6 avulla toisiopuolelle 2.
20175812 prh 06 -08- 2019
Kuvion mukaisessa sovellutusesimerkissä latauselementtejä 6 on 24 kappaletta. Latauselementti 6 on yksinkertaisimmillaan kelakomponentti, eli käämi, joka luo ympärilleen sähkömagneettisen kentän. Toisiopuolella 2 latausenergiaa vas5 taanottaa sähköenergian vastaanottoelementti 7, joka on vastaavanlainen kelakomponentti kuin latauselementti 6.
Sähköenergian siirto ensiöpuolelta 1 toisiopuolelle 2 tapahtuu induktiolatauksena, joka perustuu sähkömagneettiseen induktioon ja latausmenetelmä on täysin langaton. Langaton 10 tehonsiirto on edullista toteuttaa resonanssiperustaisena resonanssi-induktiona, mikä tehostaa sähköenergian siirtymistä. Jokaisella ensiöpuolen 1 latauselementillä 6 on toisiopuolella 2 yksi sähköenergian vastaanottoelementti 7.
Energian vastaanottoelementti 7 välittää vastaanottamansa voltin sähköenergian käyttölaitteen sähköenergiavarastoon 8, kuten akkuun. Jokaisella sähköenergian vastaanottoelimellä 7 on oma käyttölaitteen sähköenergiavarasto 8, eli käyttölaitteen sähköenergiavarastoja 8 on yhtä monta, 20 kuin sähköenergian vastaanottoelimiä 7. Tässä sovellutusesimerkissä on siis käyttölaitteen 11 akkuja 24 kappaletta.
Käyttölaitteen sähköenergiavarastosta 8 sähköenergia johdetaan virranohjauskomponentille 9, kuten esimerkiksi h25 silta-komponentille, jonka avulla voidaan ohjata virran syöttöä ja virran polariteettia, eli kulkusuuntaa käyttölaitteelle 11. Jokaisella käyttölaitteen sähköenergiavarastolla 8 on oma yksilöllinen virranohjauskomponenttinsa 9. Virranohjauskomponentteja ohjataan keskitetysti virran oh30 jausjärjestelmän avulla, mikä mahdollistaa optimaalisen sähköenergiansyötön ja virran polariteetin ohjaamisen käyttölaitteelle 11. Jokaiselta virranohjauskomponentilta 9 sähköenergia välitetään sähköenergian siirtokanavaa 10 pitkin käyttölaitteelle 11.
20175812 prh 06 -08- 2019
Käyttölaite 11 on sähkömoottori 11, jolla on 24 kappaletta staattorin napoja 12. Staattorin napa 12 on staattorissa oleva kelakomponentti, eli käämi, johon sähköenergia johdetaan kahden johtimen avulla. Jokaiseen staattorin napaan 12 5 liittyy oma yksilöllinen käyttölaitteen sähköenergiavarasto
8, virranohjauskomponentti 9 ja sähköenergian siirtoväylä
10, jota myöten 48 voltin sähköenergia syötetään suljetussa virtapiirissä staattorin navalle 12. Ohjaamalla virranohjauskomponentteja 9 sopivasti syöttämään pienoisjännitteis10 tä sähköenergiaa staattorin navoille 12, saadaan sähkömoottori toimimaan kuten esimerkiksi normaali kolmivaiheinen vaihtovirtaa käyttävä sähkömoottori. Virranohjauskomponenteilla 9 voidaan virran polariteettia muuttaa, jolloin sähkömoottori 11 pyörii vastakkaiseen suuntaan. Jokaisella 15 sähkömoottorin 11 staattorin navalla 12 on oma itsenäinen voltin virtapiiri, eikä käyttöjännite missään järjestelmän komponenteissa ylitä 48 voltin jännitettä. Vaikka sähköenergian jännitteet järjestelmässä eivät ylitä 48 volttia, summautuessaan käyttölaitteelle ne vastaavat teholli20 sesti suurempi jännitteisiä käyttöympäristöjä.
Koska ensiöpuoli 1 on galvaanisesti erotettu 3 toisiopuolesta 2, ja toisiopuolella 2 käyttöjännitteet pidetään erillisissä sähköenergiansiirtokanavissa 10, jolloin niiden 25 jännitetasot eivät nouse 48 volttia korkeammaksi, voidaan toisiopuoli 2 luokitella täysin pienois jännitteiseksi ympäristöksi. Pienois jännitteellä tarkoitetaan tasajännitettä (DC) 120 Volttiin asti ja vaihtojännitettä (AC) 50 Volttiin asti. Pienois jännite tunnetaan määräyksissä ja standardeis30 sa nimellä ELV (Extra Low Voltage). Kyseinen pienoisjännitteelliseksi luokiteltu käyttöympäristö on sähköturvallinen ja erittäin kustannustehokas. Pienois jännitteisiä sähkölaitteita saa rakentaa, korjata ja asentaa ilman sähköpätevyyttä.
20175812 prh 06 -08- 2019
Edellä esitetyssä sovellutusesimerkissä oli 24 kappaletta latauselementtejä 6, sähköenergian vastaanottoelementtejä 7, käyttölaitteen sähköenergiavarastoja 8, virranohjauskomponentteja 9, sähköenergian siirtokanavia 10 ja käyttölait5 teen 11 staattorin napoja 12. Näiden komponenttien lukumäärä voi hyvin vaihdella riippuen esimerkiksi käyttölaitteen käyttötarkoituksesta tai käytettävän pienois jännitteen tasosta. Lukumäärät voivat vaihdella esimerkiksi välillä 8 36 kappaletta.
Kuviossa 2 on esitetty yksinkertaistettuna kaaviokuvana keksinnön mukaista toista sovellusesimerkkiä. Ensiöpuolen 1 ratkaisu on vastaava kuin mitä kuviossa 1 on esitetty, mutta lähetyselementtejä 6 on vain kolme kappaletta. Toisio15 puolella on vastaavasti kolme sähköenergian vastaanottoelementtiä 7, kolme käyttölaitteen sähköenergiavarastoa 8, kolme virranohjauskomponenttia 9 ja kolme lähtevää sähköenergianvälityskanavaa 10 käyttölaitteelle 11. Yksinkertaisuuden vuoksi kutakin komponenttia on vain kolme kappalet20 ta, mutta varsinaisissa sovellutuksissa näitä komponentteja voi olla myös paljon enemmän. Käyttölaitteessa 11, kuten sähkömoottorissa, on vastaavasti staattorin napoja 12 kaksinkertainen määrä, eli tässä sovellutusesimerkissä kuusi kappaletta. Yhdeltä käyttölaitteen sähköenergiavarastolta 8 25 johdetaan sähköenergiaa sähköenergianvälityskanavan 10 välityksellä kahdelle staattorin navalle 12, jotka ovat sijoittuneina sähkömoottorin 11 roottorin kehän vastakkaisille puolille ja vastakkaisissa staattoreiden navoissa 12 virta on johdettu kulkemaan erisuuntaisesti, eli eri pola30 riteetilla.
Koska edellä esitetyissä sovellutusesimerkeissä toisiopuolella 2 käyttölaitteen sähköenergiavarastoja 8, virranohjauskomponentteja 9 ja sähköenergiansiirtokanavia 10 on 35 useampia, saavutetaan toisiopuolella 2 redundanttisuus, eli
20175812 prh 06 -08- 2019 mahdollisesti jonkin toisiopuolen 2 komponentin vikaantuessa, toisiopuoli 2 kykenee silti jatkamaan sähköenergian syöttämistä sähkömoottorille 11 ja sähkömoottori 11 pysyy toimintakykyisenä.
Kuviossa 3 on esitetty yhtä yksinkertaistettuna keksinnön mukaista laitteistoa, sähköbussia 13, jossa sovelletaan kuvion 1 mukaista järjestelyä.
Ensiöpuoli 1, eli sähköbussin 13 latauspiste, on järjestetty alustan 14, kuten tien, alle. Latauspisteessä on kaksi erillistä kolmivaiheista latausvirtalähdettä 4a, joista syötetään pienois jännitteistä sähköenergiaa jatkuvasti muuttajien 4 välityksellä latausenergiavarastoihin 5, kuten akkuihin 5. Akut 5 ovat kytkettynä rinnakkaiskytkennällä toisiinsa kiinni akkupariksi, jolloin niiden nimellis jännite pysyy samana, eli 48 voltissa, mutta niiden kapasiteetti on yhteiskapasiteettia. Kun bussi 13 saapuu latauspaikalle, aktivoidaan latauspuoli ja johdetaan akuista 5 virtaa säh20 köenergian latauselementeille 6. Bussin 13 pohjasta lasketaan sähköenergian vastaanottoelementit 7 alustan 14 lähelle ja latauselementtien 6 kohdalle. Latauspaikalla on normaalisti bussin 13 asemointia helpottavia ratkaisuja. Latauselementit 6 syöttävät resonanssi-induktiolla langatto25 masti suurella virtamäärällä sähköenergiaa latausenergiavarastoista 5 sähköenergian vastaanottoelimiin 7, jotka välittävät sähköenergian käyttölaitteen sähköenergiavarastoihin 8, eli akkuihin 8. Akkujen lataaminen tapahtuu pikalatauksena, joka tyypillisesti kestää vain muutamia minuutte30 ja, riippuen siitä, kuinka pitkälle sähköbussin 13 pitää ajaa ennen seuraavaa latauskertaa. Akkujen 8 Latauksen päätyttyä, nostetaan sähköenergian vastaanottoelimet 7 takaisin bussin 13 pohjan sisään ja bussi voi jatkaa matkaansa.
Itsenäisessä suljetussa virtapiirissä yksittäiseltä akulta 8 johdetaan pienois jännitteinen sähköenergia sähköenergian siirtokanavassa 10 yhdelle sähkömoottorin 11 staattorin navalle 12. Kaikista sähköbussin 13 24:stä akusta johdetaan 5 pienois jännitteinen sähköenergia suljetuissa itsenäisissä virtapiireissä dedikoiduille sähkömoottorin 11 staattorin navoille 12. Jokaisessa suljetussa virtapiirissä on myös virranohjauskomponentti 9 ja näitä virranohjauskomponentteja 9 ohjataan keskitetysti optimoiden sähkömoottorin halut10 tu ja edullinen toiminta.
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu ainoastaan edellä esitettyihin esimerkkeihin, vaan voivat vaihdella jäljempänä esitettävi15 en patenttivaatimusten puitteissa. Olennaista keksinnössä on se, että järjestelyn toisiopuolella käytetään ainoastaan pienois jännitteitä ja virransyöttö käyttölaitteelle on kanavoitu useilla erillisillä pienois jännitteisillä virtapiireillä. Niinpä esimerkiksi esitetyt pienois jännitteet voi20 vat poiketa sovellutusesimerkeissä käytetystä 48 voltista, kunhan jännite ei ylitä kansainvälisesti määriteltyä pienois jännitteen raja-arvoa.
20175812 prh 06 -08- 2019
Alan ammattimiehelle on myös selvää, että keksinnön mukai25 sessa menetelmässä ja laitteistossa komponenttien, kuten latauselementtien, akkujen tai virranohjauskomponenttien lukumäärät voivat olla erilaisia kuin mitä sovellutusesimerkeissä oli esitetty.
Alan ammattimiehelle on myös selvää, että keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteistossa latausenergian lähteen jännitetaso voi olla erilainen, kuin mitä sovellutusesimerkeissä oli esitetty. Latausenergian lähteen nimellisjännite voi olla esimerkiksi 230 Vac.
Alan ammattimiehelle on vielä selvää, että keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteistossa latausenergiavarastona tai käyttölaitteen sähköenergiavarastona voidaan käyttää akkujen sijasta myös tarkoitukseen sopivia muita sähköener5 giavarastoja, esimerkiksi kondensaattoreita, edullisesti superkondensaattoreita.

Claims (15)

  1. PATENTTIVAATIMUKSET
    1. Menetelmä sähköenergian välittämiseksi, johon menetelmään kuuluu ensiöpuolella (1) ainakin yksi latausenergian-
    5 lähde ja ainakin yksi muuttaja (4) sekä toisiopuolella (2) ainakin yksi käyttölaite (11) roottoreineen ja navoilla (12) varustettuine staattoreineen, ja useampi kuin yksi käyttölaitteen (11) sähköenergiavarasto (8) sekä ainakin yksi sähköenergian siirtokanava (10), tunnettu siitä, että 10 menetelmässä ensiöpuolelle (1) järjestetään useampi kuin yksi pienois jännitettä käyttävä latauselementti (6), ja että laitteiston toisiopuolelle (2) järjestetään sama lukumäärä pienois jännitettä käyttäviä sähköenergian vastaanottoelementtejä (7), käyttölaitteen sähköenergiavarastoja
    15 (8), virranohjauskomponentteja (9) ja lähteviä sähköenergian siirtokanavia (10), kuin mitä ensiöpuolelle (1) on järjestetty latauselementtejä (6), ja että staattorin navoille (12) johdetaan pienois jännitteistä sähköenergiaa suljetussa virtapiirissä käyttölaitteen sähköenergiavarastolta (8), ja 20 että kultakin käyttölaitteen sähköenergiavarastolta (8) johdetaan pienois jännitteistä sähköenergiaa suljetussa virtapiirissä oman itsenäisen virranohjauskomponentin (9) ja oman itsenäisen sähköenergian siirtokanavan (10) kautta käyttölaitteeseen (11) ainakin yhdelle staattorin navalle 25 (12) .
  2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että muuttajan (4) tuottama pienois jännitteinen latausenergia varastoidaan vähintään
    30 yhteen ensiöpuolen (1) latausenergiavarastoon (5).
  3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä toisiopuolella (2) käytetään vain pienois jännitteistä säh
    20175812 prh 06 -08- 2019 köenergiaa, ja että ensiöpuolen (1) latausenergiavarastoissa (5) sekä latauselementeissä (6) käytetään vain pienoisjännitteistä sähköenergiaa.
  4. 5 4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmä sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että sähköenergiaa lataava ensiöpuoli (1) ja sähköenergiaa vastaanottava toisiopuoli (2) erotetaan galvaanisesti (3) toisistaan.
    10 5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, ensiöpuolelta (1) ladataan sähköenergiaa toisiopuolelle (2) langattomasti induktiolatauksena.
    15
  5. 6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että käyttölaitteen sähköenergiavarastosta (8) käyttölaitteelle (11) lähtevän sähköenergian määrää ja polariteettia säädetään virranohjauskomponentin (9) avulla.
  6. 7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että jokaiselta käyttölaitteen sähköenergiavarastolta (8) johdetaan oma itsenäinen sähköenergian siirtokanava (10) yhdelle
    25 käyttölaitteen (11) staattorin navalle (12).
  7. 8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että jokaiselta käyttölaitteen sähköenergiavarastolta (8)
    30 johdetaan sähköenergiaa sähköenergian siirtokanavien (10) välityksillä kahdelle vastakkaiselle käyttölaitteen (11) staattorin navalle (12).
    20175812 prh 06 -08- 2019
  8. 9. Laitteisto sähköenergian välittämiseksi, johon laitteistoon kuuluu ensiöpuolella (1) ainakin yksi latausenergianlähde ja ainakin yksi muuttaja (4) sekä toisiopuolella (2) roottorilla ja navoilla (12) varustetulla staattorilla va-
    5 rustettu käyttölaite (11), useampi kuin yksi käyttölaitteen (11) sähköenergiavarasto (8) ja ainakin yksi sähköenergian siirtokanava (10), tunnettu siitä, että laitteiston ensiöpuoli (1) käsittää useamman kuin yhden pienois jännitettä käyttävän latauselementin (6), ja että laitteiston toisio10 puoli (2) käsittää saman määrän pienois jännitettä käyttäviä sähköenergian vastaanottoelementtejä (7), käyttölaitteen sähköenergiavarastoja (8), virranohjauskomponentteja (9) ja lähteviä sähköenergian siirtokanavia (10), kuin mitä laitteistossa on latauselementtejä (6), ja että käyttölaite 15 (11) käsittää vähintään latauselementin mukaisen lukumäärän pienois jännitettä vastaanottavia staattorin napoja (12) .
  9. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että laitteiston ensiöpuoli
    20 (1) käsittää useamman kuin yhden latausenergialähteen, muuttajan (4) ja latausenergiavaraston (5).
  10. 11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laitteisto sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että laitteiston
    25 käsittää ensiöpuolen (1) ja toisiopuolen (2) galvaanisen erotuksen (3) .
  11. 12. Patenttivaatimuksen 9, 10 tai 11 mukainen laitteisto sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että lait30 teistossa on 8 - 36 kappaletta latauselementtejä (6).
  12. 13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 9-12 mukainen laitteisto sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että laitteiston ensiöpuoli (1) käsittää edullisesti 24 kappaletta latauselementtejä (6) .
  13. 14. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 9-13 mukainen
    5 laitteisto sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että käyttölaite (11) käsittää saman lukumäärän staattorin napoja (12), kuin mitä ensiöpuolella (1) on latauselementte jä (6) .
    10 15. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 10-13 mukainen laitteisto sähköenergian välittämiseksi, tunnettu siitä, että käyttölaite (11) käsittää saman kaksi kertaa enemmän staattorin napoja (12), kuin mitä ensiöpuolella (1) on latauselementte jä (6), ja että yhdestä käyttölaitteen sähkö15 energiavarasiosta (8) on kytketty virtapiiri sähköenergian siirtokanavan (10) avulla kahteen vastakkaiseen käyttölaitteen (11) staattorin napaan (12), ja että näihin vastakkaisiin staattorin napoihin (12) on virta ohjattu kulkemaan eri polariteetilla.
FI20175812A 2017-09-13 2017-09-13 Menetelmä ja laitteisto sähköenergian välittämiseksi FI128169B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20175812A FI128169B (fi) 2017-09-13 2017-09-13 Menetelmä ja laitteisto sähköenergian välittämiseksi
PCT/FI2018/050654 WO2019053329A1 (en) 2017-09-13 2018-09-12 METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING ELECTRICAL POWER
EP18855581.7A EP3682526B1 (en) 2017-09-13 2018-09-12 Method and apparatus for transmitting electric energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20175812A FI128169B (fi) 2017-09-13 2017-09-13 Menetelmä ja laitteisto sähköenergian välittämiseksi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20175812A1 FI20175812A1 (fi) 2019-03-14
FI128169B true FI128169B (fi) 2019-11-29

Family

ID=65723973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20175812A FI128169B (fi) 2017-09-13 2017-09-13 Menetelmä ja laitteisto sähköenergian välittämiseksi

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3682526B1 (fi)
FI (1) FI128169B (fi)
WO (1) WO2019053329A1 (fi)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2939983B1 (fr) * 2008-12-11 2010-12-31 Liebherr Aerospace Toulouse Sas Dispositif a machine electrique polyphasee et machine electrique associee
FR2967310B1 (fr) * 2010-11-04 2013-08-02 Xap Moteur electromagnetique sans balai
WO2014207267A1 (es) 2013-06-28 2014-12-31 Fundación Circe - Centro De Investigacion De Recursos Y Consumos Energeticos Sistema modular de carga inductiva para vehículos eléctricos
DE102014105642A1 (de) * 2014-04-22 2015-10-22 Feaam Gmbh Elektrische Maschine
CA2997565A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-16 Invertedpower Pty Ltd A controller for an inductive load having one or more inductive windings

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019053329A1 (en) 2019-03-21
FI20175812A1 (fi) 2019-03-14
EP3682526A1 (en) 2020-07-22
EP3682526A4 (en) 2021-06-02
EP3682526B1 (en) 2023-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5816619B2 (ja) 乗客および／または貨物輸送用の運搬機器を有する空中ケーブルカーシステム
CN106240384B (zh) 用于机动车辆的能量供应系统
US7984774B2 (en) Quick-recharging energy feeding system for means of transport with electric traction
US10730456B2 (en) Electrically coupling a high-voltage on-board electrical system to a low-voltage on-board electrical system
US20120212174A1 (en) Quick charging device
US20190255967A1 (en) Battery Arrangement for a Motor Vehicle
CN102596609A (zh) 多感应电动机和车辆
US20200055416A1 (en) Electric vehicle charging system for existing infrastructure
US11351885B2 (en) Charging infrastructure unit, and charging infrastructure having a charging power option
US20140239879A1 (en) Battery charging system
RU2752149C1 (ru) Система и способ подачи электрической энергии к транспортному средству для горных работ и транспортное средство для горных работ
KR20140114330A (ko) 전기 배터리 충전 설비 및 방법
WO2011055230A2 (en) Electric drive and battery-charging power electronic system
CN105811494A (zh) 铁路用蓄电池装置
US11318851B2 (en) Energy system for an electrically-driven vehicle
FI128169B (fi) Menetelmä ja laitteisto sähköenergian välittämiseksi
CN101959710B (zh) 用于有轨车辆的储能器系统
CN113500919A (zh) 三供电制式轮齿轨列车供电转换电路、轨道交通系统及方法
CN113423604A (zh) 用于基于移动式能量蓄存器将电能馈入能量网络的装置、方法和电缆
CN111071057B (zh) 磁悬浮列车及其牵引控制方法、系统
EP3476686B1 (de) Seilbahnanlage mit fahrbetriebsmitteln zum personen- und/oder gütertransport
JP2011019330A (ja) 充電装置
WO2012043589A1 (ja) 電源装置
CN111319516A (zh) 用于结合道路的电气车辆的系统
CN113199968B (zh) 一种用于动车组保温的接触网供电装置及其供电方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 128169

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B