JPH04295201A - Energy regenerating system for hydrogen automobile - Google Patents
Energy regenerating system for hydrogen automobileInfo
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- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Abstract
Description
【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。[Industrial Application Field] The present invention aims to regenerate electrical energy by efficiently storing surplus power output of an alternator that generates alternating current using the inertial energy of the vehicle as the engine rotates or when the accelerator is released while driving. This article relates to an energy regeneration device for hydrogen vehicles that can be used for hydrogen vehicles.
【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。BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, the development of alternative energy sources to replace fossil fuels has been promoted from the viewpoint of pollution and environmental problems, and hydrogen vehicles that utilize hydrogen as clean energy are being developed. Energy conservation is also a major theme, and energy regeneration is also an important theme from the perspective of preventing global warming.
【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。[Problems to be Solved by the Invention] In conventional engine vehicles that use fossil energy, when the accelerator is released while driving, the alternator is driven mainly by the kinetic energy possessed by the vehicle to regenerate energy. of energy is wasted, and it is difficult to say that energy regeneration is still being done efficiently.
Similar problems exist with hydrogen vehicles.
【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。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an energy regeneration device for a hydrogen vehicle that can efficiently store the excess power output of an alternator that generates AC power when the accelerator is released while driving and regenerate electrical 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
。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned problems, the energy regeneration device for a hydrogen vehicle according to the present invention reduces the inertia of the vehicle as the engine that uses liquid hydrogen as fuel rotates or when the accelerator is released while driving. an alternator that generates alternating current using energy; a forward converter that converts the alternating current output of the alternator into direct current; a battery connected to the forward converter; an electrical load connected to the battery; an inverter connected to the converter to convert the direct current output of the forward converter into alternating current; and a superconductor connected to the inverter to convert the alternating current output output from the inverter into rotational kinetic energy of the flywheel and store it. The superconducting power storage device is characterized in that it has a superconductor that is cooled by the liquid hydrogen and can exhibit a pinning effect.
【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。[Operation] According to the present invention, the alternator generates AC power using the inertial energy of the vehicle when the accelerator is released while the vehicle is running. No fuel is being supplied to the engine when the accelerator is released. The alternator is connected to, for example, a propeller shaft, and is rotated by the inertial energy of the vehicle while the vehicle is running. The alternator outputs up to its rated power output. The forward converter converts the alternator's AC output to DC. When the alternator has a surplus of power generation output in relation to the electrical load, the inverter supplies the surplus power generation output to the superconducting power storage device. The superconducting power storage device converts the excess power generation output into rotational kinetic energy and stores it. The inverter converts the AC power from the superconducting power storage device into DC and supplies it to the electrical load. When the DC output supplied from the superconducting power storage device is insufficient, 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, which can exhibit a pinning effect, is constantly cooled by liquid hydrogen, and the flywheel is rotated while being magnetically levitated by the superconductor, so loss of rotational kinetic energy is prevented as much as possible, and the alternator The 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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In FIG. 1, 1 is an engine, 2 is a hydrogen fuel tank, 3 is an alternator, and 4 is a superconducting power storage device. The engine 1 is supplied with liquid hydrogen fuel. The engine 1 is connected to a propeller shaft 2 via a transmission 1'.
’. Pulley 3' on propeller shaft 2'
A pulley 4' is attached to the alternator 3, and the pulley 3' and pulley 4' are connected by a belt 5'. 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 described above, and the alternator 3 generates electricity. This alternator 3 generates alternating current electricity using the inertial energy possessed by the vehicle while the vehicle is running, even when the accelerator pedal is released and the clutch 6' is disengaged. The alternator 3 has a three-phase AC output. The AC output is input to a forward converter (REC) 5 and converted into a DC output. The forward converter 5 is connected to a battery 6, an inverter 7, and various electrical loads 8 via connection lines 9, 10, and 11. 12 is a switch for turning the electrical load 8 on and off.
【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。[0009] The alternator 3 has a normal power generation rated output,
For example, compared to one rated at 1KW, one with a rating of about 1.5KW is used. This is to store surplus power generation output of the alternator 3 in the superconducting power storage device 4. The superconducting power storage device 4 includes a cryostat 13, as shown in FIG. This cryostat 13
Liquid nitrogen 14 is stored as a low-temperature refrigerant. A support 15 made of a non-magnetic material and a good thermal conductor, such as a stainless steel plate, is provided above the cryostat 13. A superconductor 16 is disposed on this support 15 . The superconductor 16 uses a material capable of exhibiting a pinning effect, for example, a silver-added yttrium-based superconducting material. The superconductor 16 is cooled by the low-temperature coolant and becomes in a state where it can exhibit a pinning effect.
【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 installed above the cryostat 13. A lid 18 is provided on the top of this cylindrical body 17. The inside of the cylindrical body 17 is hermetically closed by the lid 18. A flywheel 19 is disposed inside this cylindrical body 17. The flywheel 19 is generally composed of a rotating body 20 having a bottomed cylindrical shape and a permanent magnet 21. Permanent magnet 21 is disposed at the bottom of rotating body 20 facing superconductor 16 . The flywheel 19 is rotatably magnetically levitated due to its superconductor 16. 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２１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２１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２１′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２１の
棒状導電体である。固定子２１はそのヨーク２３にコイ
ル２４が巻回されている。２５はそのコイル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２１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 21 of a known induction motor is embedded in the inner wall of the rotating body 20 along the circumference of the inner wall. The so-called squirrel-cage rotor formed by the squirrel-cage conductor 21 and a stator 21' suspended from the lid 18 so as to face the rotor constitute a known outer rotor type induction generator motor. . 22 is a rod-shaped conductor of the cage-shaped conductor 21. A coil 24 is wound around a yoke 23 of the stator 21. 25 is a lead wire drawn out from the coil 24, and the lead wire 25 is connected to the inverter 7. Thereby, the stator coil 24 cooperates with the squirrel cage conductor 21 to play the role of a known induction motor or induction generator. The inside of the cylindrical body 17 is evacuated using a vacuum pump (not shown), thereby reducing air resistance when the flywheel 19 rotates, and reducing the air resistance of the flywheel 19 (friction between the flywheel 19 and the air). The loss of mechanical rotational kinetic energy based on this 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 operates as an induction generator by making the slip of its outer rotor type induction generator negative, and operates as an electric motor by making the slip positive.
When the rated power generation output of is sufficient in relation to the electrical load,
For example, when the rated output of the alternator 3 is 2KW and the electrical load is 1.2KW, there is a margin of 0.8KW, so the generated output of the alternator 3 is stored as this margin, so the slip is considered positive. The AC output of the inverter 7 is stored in the superconducting power storage device 4, and each electrical load 8
is turned on and the DC output from the battery 6 and the DC output from the forward converter 5 are insufficient to supply power to each electrical load 8, the slip is considered negative and is stored in the superconducting power storage device 4. The electric power is released toward the inverter 7. The inverter 7 converts the alternating current output released from the superconducting power storage device 4 into direct current and supplies it to each electrical load 8 and 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。[Effects] Since the energy regeneration device for a hydrogen vehicle according to the present invention is configured as described above, it is possible to efficiently store the surplus power output of the alternator that generates electricity when the accelerator is released during driving, and to regenerate electrical energy. It has the effect of being able to do it.
【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 regeneration device for a hydrogen vehicle according to the present invention, since the superconducting power storage device is mounted on the hydrogen vehicle, it is possible to use liquid hydrogen, which is originally used as a fuel, 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 1...Engine 3...Alternator 4...Superconducting power storage device 5...Forward converter 6...Battery 7...Inverter 8...Electrical 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. An alternator that generates alternating current using the rotation of an engine that uses liquid hydrogen as fuel or the inertial energy of the vehicle when the accelerator is released while driving; a forward converter that converts the alternating current output of the alternator into direct current; A battery connected to the converter, an electrical load connected to the battery, an inverter connected to the battery and the forward converter to convert the DC output of the forward converter into AC, and connected to the inverter. and a superconducting power storage device that converts the alternating current output output from the inverter into rotational kinetic energy of the flywheel and stores it, and the superconducting power storage device can exhibit a pinning effect cooled by the liquid hydrogen. An energy regeneration device for a hydrogen vehicle characterized by having a superconductor.
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 |
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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 true JPH04295201A (en) | 1992-10-20 |
| JP2786021B2 JP2786021B2 (en) | 1998-08-13 |
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ID=13097738
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3058902A Expired - Fee Related JP2786021B2 (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Energy regeneration equipment for hydrogen vehicles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2786021B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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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| CN113650500A (en) * | 2021-08-12 | 2021-11-16 | 上海海事大学 | High-temperature superconducting hybrid energy storage system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2786021B2 (en) | 1998-08-13 |
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