JP2786021B2 - Energy regeneration equipment for hydrogen vehicles - Google Patents
Energy regeneration equipment for hydrogen vehiclesInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの回転に伴っ
て又は走行中アクセル開放時には車両の慣性エネルギー
により交流発電するオルタネータの余剰の発電出力を効
率よく貯蔵して電気エネルギーの回生を図ることのでき
る水素自動車のエネルギー回生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention aims to regenerate electric energy by efficiently storing the surplus power output of an alternator that generates alternating current by the inertia energy of a vehicle with the rotation of the engine or when the accelerator is released during running. The present invention relates to an energy regenerating device for a hydrogen vehicle that can be used.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、公害、環境問題等の観点から化石
燃料に代わる代替エネルギーの開発が促進され、自動車
においてもクリーンエネルギーとしての水素を利用した
水素自動車が開発されつつある。また、エネルギー節約
も主要なテーマとなっており、エネルギー回生も全地球
的規模の温暖化防止の観点から重要なテーマとなってい
る。2. Description of the Related Art In recent years, the development of alternative energy to fossil fuels has been promoted from the viewpoints of pollution, environmental problems, and the like, and hydrogen automobiles using hydrogen as clean energy have been developed in automobiles. Energy conservation is also a major theme, and energy regeneration is also an important theme from the perspective of global warming prevention.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】化石エネルギーを利用
した従来のエンジン自動車においては、走行中のアクセ
ル開放時には主として車両の保有する運動エネルギーに
よりオルタネータを駆動してエネルギーの回生を図って
いるが、余分のエネルギーは捨てられており、いまだ効
率よくエネルギーの回生が図られているとはいい難く、
水素自動車においても同様の問題点がある。In a conventional engine vehicle using fossil energy, when the accelerator is released during driving, the alternator is driven mainly by the kinetic energy possessed by the vehicle to regenerate the energy. Energy is discarded, and it is difficult to say that energy is still being efficiently regenerated.
Hydrogen vehicles have similar problems.
【０００４】そこで、本発明の目的は、走行中アクセル
開放時に交流発電するオルタネータの余分の発電出力を
効率よく貯蔵して電気エネルギーの回生を図ることので
きる水素自動車のエネルギー回生装置を提供することに
ある。Accordingly, an object of the present invention is to provide an energy regenerating apparatus for a hydrogen vehicle which can efficiently store an extra power generation output of an alternator that generates an alternating current when the accelerator is opened during traveling to regenerate electric energy. It is in.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係わる水素自動
車のエネルギー回生装置は、上記の課題を達成するた
め、液体水素を燃料とするエンジンの回転に伴って又は
走行中アクセル開放時には車両の慣性エネルギーにより
交流発電するオルタネータと、前記オルターネータの交
流出力を直流に変換する順変換器と、該順変換器に接続
されたバッテリーと、該バッテリーに接続された電装負
荷と、前記バッテリと前記順変換器とに接続されて前記
順変換器の直流出力を交流に変換するインバータと、前
記インバータに接続され、該インバータから出力される
交流出力をフライホィールの回転運動エネルギーに変換
して貯蔵する超電導電力貯蔵装置とを備え、該超電導電
力貯蔵装置は前記液体水素によって冷却されるピン止め
効果が発揮可能な超電導体を有していることを特徴とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, an energy regenerating apparatus for a hydrogen vehicle according to the present invention achieves the inertia of a vehicle with the rotation of an engine using liquid hydrogen or when the accelerator is released during running. An alternator that generates alternating current using energy, a forward converter that converts the alternating current output of the alternator to direct current, a battery connected to the forward converter, an electric load connected to the battery, the battery, An inverter connected to the converter to convert the DC output of the forward converter to AC; and a superconductor connected to the inverter and converting the AC output output from the inverter into rotational kinetic energy of a flywheel and storing the converted kinetic energy. A power storage device, wherein the superconducting power storage device is capable of exhibiting a pinning effect cooled by the liquid hydrogen. Characterized in that it has a conductor.
【０００６】[0006]
【作 用】本発明によれば、オルタネータが走行中アク
セル開放時に車両の慣性エネルギーにより交流発電す
る。アクセル開放時には燃料がエンジンに供給されてい
ない。オルタネータは、たとえば、プロペラシャフトに
連結されていて、走行中は車両の慣性エネルギーにより
回転される。オルタネータはその発電定格出力いっぱい
まで出力する。順変換器はオルターネータの交流出力を
直流に変換する。インバータはオルタネータの発電出力
が電装負荷との関係で余裕があるときにその余裕分の発
電出力を超電導電力貯蔵装置に供給する。超電導電力貯
蔵装置はその余裕分の発電出力を回転運動エネルギーに
変換して蓄積する。電装負荷へはインバータがその超電
導電力貯蔵装置の交流電力を直流に変換して供給する。
この超電導電力貯蔵装置から供給される直流出力では不
足の場合、バッテリから直流出力が供給される。According to the present invention, the alternator generates alternating current by the inertia energy of the vehicle when the accelerator is released during traveling. When the accelerator is released, no fuel is supplied to the engine. The alternator is connected to a propeller shaft, for example, and is rotated by the inertial energy of the vehicle during traveling. The alternator outputs power up to its rated power output. The forward converter converts the AC output of the alternator to DC. The inverter supplies the generated output of the alternator to the superconducting power storage device when there is a margin in relation to the electrical load. The superconducting power storage device converts the surplus power generation output into rotational kinetic energy and stores it. The inverter converts the AC power of the superconducting power storage device into DC and supplies it to the electrical load.
If the DC output supplied from the superconducting power storage device is insufficient, the DC output is supplied from the battery.
【０００７】一方、ピン止め効果が発揮可能な超電導体
は液体水素によって常時冷却され、フライホィールは超
電導体により磁気浮揚された状態で回転されるため、回
転運動エネルギーの損失が極力防止され、オルタネータ
の余剰の発電出力が効率よく超電導電力貯蔵装置に貯蔵
される。On the other hand, the superconductor capable of exhibiting the pinning effect is constantly cooled by liquid hydrogen, and the flywheel is rotated while being magnetically levitated by the superconductor, so that loss of rotational kinetic energy is minimized and the alternator is prevented. Surplus power generation output is efficiently stored in the superconducting power storage device.
【０００８】[0008]
【実施例】図１において、１はエンジン、２は水素燃料
タンク、３はオルターネータ、４は超電導電力貯蔵装置
である。エンジン１には液体水素燃料として供給され
る。エンジン１は変速機１′を介してプロペラシャフト
２′に連結される。プロペラシャフト２′にはプーリ
３′が取り付けられ、オルタネータ３にはプーリ４′が
取り付けられ、プーリ３′とプーリ４′とはベルト５′
により連結されている。エンジン１と変速機１′との間
にはクラッチ６′が設けられている。エンジン１が回転
駆動されると、上記の回転伝達機構によりその回転がオ
ルタネータ３に伝達され、オルタネータ３が発電する。
このオルタネータ３はアクセルペダル開放時でクラッチ
６′を切った状態でも、走行中は車両の保有する慣性エ
ネルギーにより交流発電するものである。そのオルタネ
ータ３の交流出力は三相である。その交流出力は順変換
器（ＲＥＣ）５に入力され、直流出力に変換される。そ
の順変換器５はバッテリー６、インバータ７、各種の電
装負荷８に接続線９、10、11を介して接続されている。
12はその電装負荷８をオン・オフさせるためのスイッチ
である。1 is an engine, 2 is a hydrogen fuel tank, 3 is an alternator, and 4 is a superconductive power storage device. The engine 1 is supplied as liquid hydrogen fuel. The engine 1 is connected to a propeller shaft 2 'via a transmission 1'. A pulley 3 'is attached to the propeller shaft 2', a pulley 4 'is attached to the alternator 3, and the pulley 3' and the pulley 4 'are connected to a belt 5'.
Are connected by A clutch 6 'is provided between the engine 1 and the transmission 1'. When the engine 1 is driven to rotate, the rotation is transmitted to the alternator 3 by the rotation transmission mechanism, and the alternator 3 generates power.
The alternator 3 generates alternating current by inertia energy possessed by the vehicle even when the clutch 6 'is disengaged when the accelerator pedal is released. The AC output of the alternator 3 has three phases. The AC output is input to a forward converter (REC) 5 and converted to a DC output. The forward converter 5 is connected to a battery 6, an inverter 7, and various electric loads 8 via connection lines 9, 10, and 11.
Reference numeral 12 denotes a switch for turning on / off the electric load 8.
【０００９】オルタネータ３には通常の発電定格出力、
例えば１ＫＷ定格のものに較べて１．５ＫＷ程度の定格
を有するものを用いる。これは、オルタネータ３の余剰
の発電出力を超電導電力貯蔵装置４に貯蔵するためであ
る。超電導電力貯蔵装置４は、図２に示すように、クラ
イオスタット13を有する。このクライオスタット13には
低温冷媒としての液体窒素14が貯留されている。そのク
ライオスタット13の上部には非磁性体でかつ熱良導体と
しての支持体15、例えばステレンス板が設けられてい
る。この支持体15には超電導体16が配設されている。超
電導体16にはピン止め効果が発揮可能な物質、たとえ
ば、銀添加のイットリウム系超電導物質を用いるもので
ある。超電導体16はその低温冷媒によって冷却され、ピ
ン止め効果を発揮可能の状態となる。The alternator 3 has a normal rated power output,
For example, one having a rating of about 1.5 KW compared to a rating of 1 KW is used. This is for storing the surplus power generation output of the alternator 3 in the superconducting power storage device 4. The superconducting power storage device 4 has a cryostat 13 as shown in FIG. The cryostat 13 stores liquid nitrogen 14 as a low-temperature refrigerant. On the upper part of the cryostat 13, a support 15, which is a nonmagnetic material and serves as a good heat conductor, for example, a stainless steel plate is provided. A superconductor 16 is provided on the support 15. The superconductor 16 is made of a material capable of exhibiting a pinning effect, for example, a yttrium-based superconducting material added with silver. The superconductor 16 is cooled by the low-temperature refrigerant, and becomes in a state where the pinning effect can be exhibited.
【００１０】クライオスタット13の上部には、円筒体17
が設置されている。この円筒体17の上部には蓋体18が設
けられている。円筒体17はその蓋体18によってその内部
が気密に閉鎖される。この円筒体17の内部にはフライホ
ィール19が配設されている。フライホィール19は有底筒
状の回転体20と永久磁石21とから大略構成されている。
永久磁石21はその回転体20の底部に超電導体16に対向し
て配設されている。フライホィール19はその超電導体16
に基づき回転可能に磁気浮揚される。この磁気浮揚は超
電導体16のピン止め効果により安定である。A cylindrical body 17 is provided above the cryostat 13.
Is installed. A lid 18 is provided on an upper part of the cylindrical body 17. The inside of the cylinder 17 is hermetically closed by the lid 18. A flywheel 19 is provided inside the cylindrical body 17. The flywheel 19 is generally constituted by a bottomed cylindrical rotating body 20 and a permanent magnet 21.
The permanent magnet 21 is disposed at the bottom of the rotating body 20 so as to face the superconductor 16. The flywheel 19 is the superconductor 16
Magnetically levitated based on the This magnetic levitation is stable due to the pinning effect of the superconductor 16.
【００１１】回転体20の内壁には、公知の誘導電動器の
かご形導電体21Ａが内壁の円周に沿って埋設されてい
る。そのかご形導電体21Ａによるいわゆるかご形回転子
とそれと相対向するようにして蓋体18に吊下して設けら
れた固定子21Ｂとで公知のアウターロータ形誘導発電電
動機が構成されている。22はそのかご形導電体21Ａの棒
状導電体である。固定子21Ｂはそのヨーク23に固定子コ
イル24が巻回されている。25はその固定子コイル24から
引き出された引出し線であり、引出し線25はインバータ
７に接続されている。これによって、その固定子コイル
24はかご形導電体21Ａと協働して公知の誘導電動機又は
誘導発電機の役割を果たす。円筒体17の内部は図示を略
す真空ポンプを用いて真空とされ、これによってフライ
ホィール19の回転の際の空気抵抗が低減され、フライホ
ィール19の空気抵抗（フライホィール19と空気との摩
擦）に基づく機械的回転運動エネルギーのロスが軽減さ
れる。 A squirrel-cage conductor 21A of a known induction motor is embedded in the inner wall of the rotating body 20 along the circumference of the inner wall. A so-called cage-shaped rotor made of the cage-shaped conductor 21A and a stator 21B suspended from the lid 18 so as to face the rotor constitute a known outer rotor type induction motor. Reference numeral 22 denotes a rod-shaped conductor of the cage-shaped conductor 21A . The stator 21B has a stator coil 24 wound around a yoke 23 thereof . Reference numeral 25 denotes a lead wire drawn from the stator coil 24, and the lead wire 25 is connected to the inverter 7. This allows the stator coil
24 plays the role of a known induction motor or induction generator in cooperation with the cage-shaped conductor 21A . The inside of the cylindrical body 17 is evacuated using a vacuum pump (not shown), thereby reducing the air resistance during rotation of the flywheel 19 and the air resistance of the flywheel 19 (friction between the flywheel 19 and air). The loss of mechanical rotational kinetic energy based on the above is reduced.
【００１２】超電導電力貯蔵装置４はそのアウターロー
タ形誘導発電電導機のスリップを負にすることにより誘
導発電機として動作され、そのスリップを正にすること
により電動機として動作されるもので、オルタネータ３
の発電定格出力が電装負荷との関係で余裕があるとき、
例えば、オルタネータ３の定格出力が２ＫＷで電装負荷
が１．２ＫＷのときは０．８ＫＷの余裕があるので、こ
の余裕分としてのオルターネータ３の発電出力を貯蔵す
るため、そのスリップが正とされてインバータ７の交流
出力が超電導電力貯蔵装置４に貯蔵され、各電装負荷８
がオンされてバッテリ６からの直流出力、順変換器５か
らの直流出力のみでは各電装負荷８に供給する電力が不
足するときには、そのスリップが負とされ、超電導電力
貯蔵装置４に貯蔵されている電力がインバータ７に向か
って放出される。インバータ７はその超電導電力貯蔵装
置４から放出された交流出力を直流に変換して各電装負
荷８、バッテリ６に供給する。The superconducting power storage device 4 is operated as an induction generator by making the slip of its outer rotor type induction generator negative, and is operated as an electric motor by making its slip positive.
When the rated power output of the
For example, when the rated output of the alternator 3 is 2 KW and the electric load is 1.2 KW, there is a margin of 0.8 KW. Therefore, the slip of the alternator 3 is made positive to store the generated output of the alternator 3 as the margin. The AC output of the inverter 7 is stored in the superconducting power storage device 4 and
Is turned on, when only the DC output from the battery 6 and the DC output from the forward converter 5 do not provide enough power to supply to each electrical load 8, the slip is made negative and stored in the superconducting power storage device 4. Is discharged toward the inverter 7. The inverter 7 converts the AC output released from the superconducting power storage device 4 into DC and supplies the DC output to each of the electric loads 8 and the battery 6.
【００１３】[0013]
【効果】本発明に係わる水素自動車のエネルギー回生装
置は以上説明したように構成したので、走行中アクセル
開放時に発電するオルタネータの余剰の発電出力を効率
よく貯蔵して電気エネルギーの回生を図ることのできる
という効果を奏する。As described above, the energy regenerating apparatus for a hydrogen vehicle according to the present invention is constructed as described above. Therefore, it is possible to efficiently store the surplus power output of the alternator that generates power when the accelerator is opened during traveling to regenerate electric energy. It has the effect of being able to.
【００１４】本発明に係わる水素自動車のエネルギー回
生装置によれば、超電導電力貯蔵装置を水素自動車に搭
載することにしたので、もともと燃料として用いる液体
水素をその超電導電力貯蔵装置の冷媒に用いることがで
きるという効果も奏する。According to the energy regenerating apparatus for a hydrogen vehicle according to the present invention, the superconducting power storage device is mounted on the hydrogen vehicle, so that liquid hydrogen originally used as fuel can be used as a refrigerant for the superconducting power storage device. It also has the effect of being able to do it.
【図１】本発明に係わる水素自動車のエネルギー回生装
置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an energy regeneration device for a hydrogen vehicle according to the present invention.
【図２】本発明に係わる超電導電力貯蔵装置の断面図で
ある。FIG. 2 is a sectional view of a superconducting power storage device according to the present invention.
１…エンジン ３…オルタネータ ４…超電導電力貯蔵装置 ５…順変換器 ６…バッテリー ７…インバータ ８…電装負荷 16…超電導体 19…フライホィール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine 3 ... Alternator 4 ... Superconducting power storage device 5 ... Forward converter 6 ... Battery 7 ... Inverter 8 ... Electric load 16 ... Superconductor 19 ... Flywheel
Claims (1)
又は走行中アクセル開放時には車両の慣性エネルギーに
より交流発電するオルタネータと、前記オルターネータ
の交流出力を直流に変換する順変換器と、該順変換器に
接続されたバッテリーと、該バッテリーに接続された電
装負荷と、前記バッテリと前記順変換器とに接続されて
前記順変換器の直流出力を交流に変換するインバータ
と、前記インバータに接続され、該インバータから出力
される交流出力をフライホィールの回転運動エネルギー
に変換して貯蔵する超電導電力貯蔵装置とを備え、該超
電導電力貯蔵装置は前記液体水素によって冷却されるピ
ン止め効果が発揮可能な超電導体を有していることを特
徴とする水素自動車のエネルギー回生装置。1. The rotation of an engine using liquid hydrogen as fuel,
Or, when the accelerator is released while the vehicle is running, an alternator that generates AC by the inertial energy of the vehicle, a forward converter that converts the AC output of the alternator into DC, a battery connected to the forward converter, and a battery connected to the battery An electrical load, an inverter connected to the battery and the forward converter for converting a DC output of the forward converter into an AC, and an AC output connected to the inverter and outputting the AC output from the inverter to a flywheel. A hydrogen vehicle, comprising: a superconducting power storage device that converts the energy into kinetic energy and stores the kinetic energy, wherein the superconducting power storage device has a superconductor capable of exhibiting a pinning effect cooled by the liquid hydrogen. Energy regeneration equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3058902A JP2786021B2 (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Energy regeneration equipment for hydrogen vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP3058902A JP2786021B2 (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Energy regeneration equipment for hydrogen vehicles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04295201A JPH04295201A (en) | 1992-10-20 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP3058902A Expired - Fee Related JP2786021B2 (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Energy regeneration equipment for hydrogen vehicles |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (3)
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| US5359308A (en) * | 1993-10-27 | 1994-10-25 | Ael Defense Corp. | Vehicle energy management system using superconducting magnetic energy storage |
| CN110171346A (en) * | 2019-06-27 | 2019-08-27 | 成都理工大学 | A kind of mobile hydrogen fuel flywheel charging vehicle suitable for electric vehicle rapid charging |
| CN113650500A (en) * | 2021-08-12 | 2021-11-16 | 上海海事大学 | High-temperature superconducting hybrid energy storage system |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP3058902A patent/JP2786021B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH04295201A (en) | 1992-10-20 |
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