RU2796080C1

RU2796080C1 - Power generation and distribution

Info

Publication number: RU2796080C1
Application number: RU2021139865A
Authority: RU
Inventors: Роберт Дж. ФЕТЕРЛИ; Рудольф М. ТОНЧИЧ; Джей ЧОЛОСТ
Original assignee: ЭНЕРДЖИ ПРОДЬЮСИНГ СИСТЕМЗ ОФ АМЕРИКА ЭлЭлСи
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2023-05-16

Abstract

FIELD: power supply systems.

SUBSTANCE: power supply systems for electrical networks and distribution of electrical energy. Power supply system comprises batteries, a switching subsystem, an inverter, an electric power distribution subsystem, a rectifier, a power-supply function control subsystem, capacitors, an electric motor connected to an electric generator, and a battery charge controller subsystem. In this case, the inverter is connected to the switching subsystem, to the batteries and to the electric power distribution subsystem. Moreover, the electric power distribution subsystem includes an output load line and is connected to the rectifier. The powered function control subsystem is connected to the rectifier, capacitors and motor. The battery charge controller subsystem is connected to the power generator, switching subsystem, inverter and batteries. Variants for the power supply system are also claimed.

EFFECT: increase in the efficiency of generation, storage and distribution of electricity.

17 cl, 9 dwg

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

[0001] Данная заявка испрашивает приоритет патентной заявки США № 16/800,146, поданной 25 февраля 2020, которая является частичным продолжением патентной заявки № 16/430,342, поданной 03 июня 2019. [0001] This application claims the priority of U.S. Patent Application No. 16/800,146, filed Feb. 25, 2020, which is a partial continuation of U.S. Patent Application No. 16/430,342, filed June 03, 2019.

Область техники, к которой относится изобретение The technical field to which the invention belongs

[0002] Настоящее изобретение, в общем, относится к системам и способам генерации, хранения и/или обеспечения электрической энергии. [0002] The present invention generally relates to systems and methods for generating, storing and/or providing electrical energy.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ BACKGROUND OF THE INVENTION

[0003] Потребление электроэнергии по всему миру является огромным и, вероятно, будет продолжать расти по мере замены традиционных машин с неэлектрическими приводами на машины с электроприводом. Например, транспортные средства с электроприводом и, в частности, легковые автомобили становятся все более распространенными на национальных дорожных сетях. Один популярный производитель электромобилей в Соединенных Штатах с годовыми продажами примерно пятидесяти тысяч единиц в 2015-16 году заявил о своем намерении увеличить количество продаж до пятисот тысяч единиц за несколько лет. [0003] Electricity consumption worldwide is huge and is likely to continue to grow as traditional non-electric driven machines are replaced with electrically driven machines. For example, electric vehicles and passenger cars in particular are becoming more common on national road networks. One popular electric vehicle manufacturer in the United States with annual sales of approximately fifty thousand units in 2015-16 announced its intention to increase sales to five hundred thousand units in a few years.

[0004] Стимулы для перехода на электроэнергию являются многогранными. Стоимость и воздействие на окружающую среду считаются факторами, по которым генерация электроэнергии превосходит альтернативные источники энергии, такие как энергия на основе ископаемого топлива. Это превосходство усиливается правительственными и промышленными льготами потребителю за использование электроэнергии вместо неэлектрической энергии. Например, пользователи электромобиля имеют налоговые льготы, пользуются предпочтительной парковкой, предпочтительным дорожным подъездом и свободной подзарядкой, все из которых обеспечиваются вследствие использования электроэнергии вместо генерируемой ископаемым топливом энергии для их транспортных потребностей. Соответственно, существует постоянная и растущая потребность в системах генерации, хранения и распределения электроэнергии. [0004] The incentives for switching to electricity are multifaceted. Cost and environmental impact are considered to be factors in which electricity generation is superior to alternative energy sources such as fossil fuel based energy. This superiority is enhanced by government and industry consumer incentives for using electricity instead of non-electric energy. For example, electric vehicle users enjoy tax incentives, preferential parking, preferential road access, and free recharging, all of which are provided by using electricity instead of fossil fuel-generated energy for their transportation needs. Accordingly, there is a constant and growing need for power generation, storage and distribution systems.

[0005] Все развитые страны имеют усложненные системы выработки и распределения электроэнергии, которые развернуты в национальном масштабе и иногда упоминаются как энергосеть. Несмотря на то, что сеть широко и повсеместно используется, она не всегда доступна, и может не обеспечивать наименьшую стоимость питания в течение длительного периода. Хотя перебои электроснабжения редки, однако случающиеся ураганы могут нарушать распределение электроэнергии на большие сегменты населения в течение длительных периодов. Эти перебои электроснабжения вызывают помехи ведению домашнего хозяйства и работе и могут привести к существенной потере производительности и комфортности. Кроме того, стоимость получения электроэнергии из сети может быть значительной, и имеется мало возможностей, чтобы вводить больше конкуренции в систему для снижения цен. Соответственно, существует потребность в мобильных и стационарных системах генерации электрической мощности, которые могут быть масштабированы для энергоснабжения одного дома, бизнеса и транспортного средства, и которые не зависят сильно от сети для ежедневной работы. [0005] All developed countries have sophisticated power generation and distribution systems that are deployed nationwide and are sometimes referred to as the power grid. While the network is widely and ubiquitous in use, it is not always available and may not provide the lowest cost of power for an extended period. While power outages are rare, occasional storms can disrupt power distribution to large segments of the population for extended periods. These power outages interfere with housekeeping and work, and can result in significant loss of productivity and comfort. In addition, the cost of getting electricity from the grid can be significant, and there is little scope to introduce more competition into the system to drive down prices. Accordingly, there is a need for mobile and stationary power generation systems that can be scaled to power a single home, business, and vehicle, and that are not heavily dependent on the grid for daily operation.

[0006] Соответственно, задачей некоторых, но не обязательно всех вариантов осуществления настоящего изобретения является создание систем и способов, которые генерируют электроэнергию эффективно для использования дома, в бизнесе и на транспортном средстве. Также задачей некоторых, но не обязательно всех вариантов осуществления настоящего изобретения является создание систем и способов, которые хранят и распределяют электроэнергию эффективно для использования дома, в бизнесе и на транспортном средстве. Эти и другие преимущества некоторых, но не обязательно всех вариантов осуществления настоящего изобретения будут очевидны специалистам в области генерации, хранения и распределения энергии. [0006] Accordingly, it is an object of some, but not necessarily all, embodiments of the present invention to provide systems and methods that generate electrical power efficiently for home, business, and vehicle use. It is also an object of some, but not necessarily all, embodiments of the present invention to provide systems and methods that store and distribute electrical energy efficiently for home, business, and vehicle use. These and other advantages of some, but not necessarily all, embodiments of the present invention will be apparent to those skilled in the art of power generation, storage, and distribution.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ SUMMARY OF THE INVENTION

[0007] В ответ на вышеупомянутые проблемы, заявитель разработал инновационную систему электропитания, содержащую: подсистему электрических аккумуляторов; подсистему коммутации, связанную с подсистемой электрических аккумуляторов; подсистему управления функцией с электропитанием, связанную с подсистемой коммутации и подсистемой электрических аккумуляторов, причем подсистема управления функцией с электропитанием включает в себя процессор и память; подсистему конденсаторов, связанную с подсистемой управления функцией с электропитанием; электродвигатель, связанный с подсистемой управления функцией с электропитанием; подсистему электрогенератора, функционально соединенную с электродвигателем; подсистему распределения электрической мощности, связанную с подсистемой электрогенератора посредством подсистемы инвертора, причем упомянутая подсистема распределения электрической мощности включает в себя выходную линию нагрузки, выполненную с возможностью соединяться с электрической нагрузкой; подсистему индуктора, связанную с подсистемой распределения электрической мощности; и подсистему выпрямителя, связанную с подсистемой индуктора, подсистемой коммутации и подсистемой электрических аккумуляторов. [0007] In response to the above problems, the Applicant has developed an innovative power supply system comprising: an electric battery subsystem; a switching subsystem associated with the electric battery subsystem; a powered function control subsystem associated with the switching subsystem and the electric battery subsystem, the powered function control subsystem including a processor and a memory; a capacitor subsystem associated with the power-supply function control subsystem; an electric motor connected to the power-supply function control subsystem; an electric generator subsystem operatively connected to the electric motor; an electrical power distribution subsystem in communication with the power generator subsystem via an inverter subsystem, said electrical power distribution subsystem including a load output line configured to be connected to an electrical load; an inductor subsystem associated with the electric power distribution subsystem; and a rectifier subsystem associated with an inductor subsystem, a switching subsystem, and an electric battery subsystem.

[0008] Заявитель дополнительно разработал инновационную систему электропитания, содержащую: первую и вторую подсистемы электрических аккумуляторов, каждая из которых имеет первый полюс с первой полярностью и второй полюс со второй полярностью; подсистему коммутации, связанную с первым полюсом первой подсистемы электрических аккумуляторов и первым полюсом второй подсистемы электрических аккумуляторов; подсистему управления функцией с электропитанием, связанную с подсистемой коммутации и вторыми полюсами первой и второй подсистем электрических аккумуляторов, причем упомянутая подсистема управления функцией с электропитанием включает в себя процессор и память; подсистему конденсаторов, связанную с подсистемой управления функцией с электропитанием; электродвигатель, связанный с подсистемой управления функцией с электропитанием; подсистему электрогенератора, функционально соединенную с электродвигателем; подсистему распределения электрической мощности, связанную с подсистемой электрогенератора, причем упомянутая подсистема распределения электрической мощности включает в себя выходную линию нагрузки, выполненную с возможностью соединяться с электрической нагрузкой; подсистему индуктора, связанную с подсистемой распределения электрической мощности; и подсистему выпрямителя, связанную с подсистемой индуктора, подсистемой коммутации и вторыми полюсами первой и второй подсистем электрических аккумуляторов. [0008] Applicant has further developed an innovative power supply system comprising: first and second electric battery subsystems each having a first pole with a first polarity and a second pole with a second polarity; a switching subsystem associated with the first pole of the first electric storage subsystem and the first pole of the second electric storage subsystem; a powered function control subsystem associated with the switching subsystem and the second poles of the first and second battery subsystems, said powered function control subsystem including a processor and a memory; a capacitor subsystem associated with the power-supply function control subsystem; an electric motor connected to the power-supply function control subsystem; an electric generator subsystem operatively connected to the electric motor; an electrical power distribution subsystem associated with the power generator subsystem, said electrical power distribution subsystem including an output load line configured to be connected to an electrical load; an inductor subsystem associated with the electric power distribution subsystem; and a rectifier subsystem associated with the inductor subsystem, the switching subsystem, and the second poles of the first and second electric storage subsystems.

[0009] Заявитель дополнительно разработал инновационную систему электропитания, содержащую: первую и вторую подсистемы электрических аккумуляторов, каждая из которых имеет первый полюс с первой полярностью и второй полюс со второй полярностью; подсистему коммутации, связанную с первым полюсом первой подсистемы электрических аккумуляторов и первым полюсом второй подсистемы электрических аккумуляторов; подсистему управления функцией с электропитанием, связанную с подсистемой коммутации и вторыми полюсами первой и второй подсистем электрических аккумуляторов, причем упомянутая подсистема управления функцией включает в себя процессор и память; подсистему конденсаторов, связанную с подсистемой управления функцией; электродвигатель, связанный с подсистемой управления функцией; электрогенератор, функционально соединенный с электродвигателем; подсистему распределения электрической мощности, связанную с подсистемой электрогенератора, причем упомянутая подсистема распределения электрической мощности включает в себя выходную линию нагрузки, выполненную с возможностью соединяться с электрической нагрузкой; подсистему индуктора, связанную с системой распределения электрической мощности; и подсистему выпрямителя, связанную с подсистемой индуктора, подсистемой коммутации и вторыми полюсами первой и второй подсистем электрических аккумуляторов. [0009] Applicant has further developed an innovative power supply system comprising: first and second electric battery subsystems each having a first pole with a first polarity and a second pole with a second polarity; a switching subsystem associated with the first pole of the first electric storage subsystem and the first pole of the second electric storage subsystem; a powered function control subsystem associated with the switching subsystem and the second poles of the first and second battery subsystems, said function control subsystem including a processor and a memory; a capacitor subsystem associated with the function control subsystem; an electric motor associated with the function control subsystem; an electric generator operatively connected to the electric motor; an electrical power distribution subsystem associated with the power generator subsystem, said electrical power distribution subsystem including an output load line configured to be connected to an electrical load; an inductor subsystem associated with the electrical power distribution system; and a rectifier subsystem associated with the inductor subsystem, the switching subsystem, and the second poles of the first and second electric storage subsystems.

[0010] Заявитель дополнительно разработал инновационную систему электропитания, содержащую: первую и вторую подсистемы электрических аккумуляторов, каждая из которых имеет первый полюс с первой полярностью и второй полюс со второй полярностью; подсистему коммутации, связанную с первым полюсом первой подсистемы электрических аккумуляторов и первым полюсом второй подсистемы электрических аккумуляторов; подсистему контроллера заряда аккумуляторов, связанную с подсистемой коммутации и вторыми полюсами первой и второй подсистем электрических аккумуляторов; инвертор, связанный с подсистемой коммутации и подсистемой электрических аккумуляторов; подсистему распределения электрической мощности, связанную с инвертором, причем подсистема распределения электрической мощности включает в себя выходную линию нагрузки, выполненную с возможностью соединяться с электрической нагрузкой; подсистему выпрямителя, связанную с подсистемой распределения электрической мощности; подсистему управления функцией с электропитанием, связанную с подсистемой выпрямителя, причем подсистема управления функцией с электропитанием включает в себя процессор и память; подсистему конденсаторов, связанную с подсистемой управления функцией с электропитанием; электродвигатель, связанный с подсистемой управления функцией с электропитанием; подсистему электрогенератора, включающую в себя электрогенератор, причем электрогенератор функционально соединен с электродвигателем и получает входное вращательное движение от электродвигателя, при этом выходная скорость вращения электродвигателя и входная скорость вращения, обеспечиваемая на электрогенератор, неизменны относительно друг друга; и подсистема контроллера заряда аккумуляторов связана с подсистемой электрогенератора, подсистемой коммутации, инвертором и подсистемой электрических аккумуляторов. [0010] Applicant has further developed an innovative power supply system comprising: first and second electric battery subsystems each having a first pole with a first polarity and a second pole with a second polarity; a switching subsystem associated with the first pole of the first electric storage subsystem and the first pole of the second electric storage subsystem; a battery charge controller subsystem associated with the switching subsystem and the second poles of the first and second electric battery subsystems; an inverter connected to the switching subsystem and the electric storage subsystem; an electrical power distribution subsystem associated with the inverter, the electrical power distribution subsystem including a load output line configured to be connected to an electrical load; a rectifier subsystem associated with the electric power distribution subsystem; a powered function control subsystem associated with the rectifier subsystem, the powered function control subsystem including a processor and a memory; a capacitor subsystem associated with the power-supply function control subsystem; an electric motor connected to the power-supply function control subsystem; a power generator subsystem including a power generator, wherein the power generator is operatively connected to the electric motor and receives an input rotational motion from the electric motor, wherein the output rotation speed of the electric motor and the input rotation speed provided to the electric generator are unchanged relative to each other; and the battery charge controller subsystem is connected to the power generator subsystem, the switching subsystem, the inverter, and the electric battery subsystem.

[0011] Заявитель дополнительно разработал инновационную систему электропитания, содержащую: первую и вторую подсистемы электрических аккумуляторов, каждая из которых имеет первый полюс с первой полярностью и второй полюс со второй полярностью; подсистему коммутации, связанную с первым полюсом первой подсистемы электрических аккумуляторов и первым полюсом второй подсистемы электрических аккумуляторов; подсистему управления функцией с электропитанием, связанную с подсистемой коммутации и вторыми полюсами первой и второй подсистем электрических аккумуляторов, причем упомянутая подсистема управления функцией включает в себя процессор и память; инвертор, связанный с подсистемой коммутации и подсистемой электрических аккумуляторов; первую подсистему распределения электрической мощности, связанную с инвертором, причем первая подсистема распределения электрической мощности включает в себя выходную линию нагрузки, выполненную с возможностью соединяться с электрической нагрузкой; подсистему выпрямителя, связанную с первой подсистемой распределения электрической мощности; подсистему управления функцией с электропитанием, связанную с подсистемой коммутации, подсистемой инвертора и подсистемой электрических аккумуляторов, причем подсистема управления функцией с электропитанием включает в себя процессор и память; подсистему конденсаторов, связанную с подсистемой управления функцией с электропитанием; электродвигатель, связанный с подсистемой управления функцией с электропитанием; подсистему электрогенератора, включающую в себя электрогенератор, причем электрогенератор функционально соединен с электродвигателем и получает входное вращательное движение от электродвигателя, при этом выходная скорость вращения электродвигателя и входная скорость вращения, обеспечиваемая на электрогенератор, являются неизменными относительно друг друга; и вторую подсистему распределения электрической мощности, связанную с подсистемой электрогенератора и подсистемой инвертора. [0011] Applicant has further developed an innovative power supply system comprising: first and second electric battery subsystems each having a first pole with a first polarity and a second pole with a second polarity; a switching subsystem associated with the first pole of the first electric storage subsystem and the first pole of the second electric storage subsystem; a powered function control subsystem associated with the switching subsystem and the second poles of the first and second battery subsystems, said function control subsystem including a processor and a memory; an inverter connected to the switching subsystem and the electric storage subsystem; a first electrical power distribution subsystem associated with the inverter, the first electrical power distribution subsystem including a load output line configured to be connected to an electrical load; a rectifier subsystem associated with the first electric power distribution subsystem; a powered function control subsystem associated with the switching subsystem, the inverter subsystem, and the electric battery subsystem, the powered function control subsystem including a processor and a memory; a capacitor subsystem associated with the power-supply function control subsystem; an electric motor connected to the power-supply function control subsystem; a power generator subsystem including a power generator, wherein the power generator is operatively connected to the electric motor and receives an input rotational motion from the electric motor, wherein the output rotation speed of the electric motor and the input rotation speed provided to the electric generator are constant relative to each other; and a second electric power distribution subsystem associated with the power generator subsystem and the inverter subsystem.

[0012] Заявитель дополнительно разработал инновационную систему электропитания, содержащую: первую и вторую подсистемы электрических аккумуляторов, каждая из которых имеет первый полюс с первой полярностью и второй полюс со второй полярностью; подсистему коммутации, связанную с первым полюсом первой подсистемы электрических аккумуляторов и первым полюсом второй подсистемы электрических аккумуляторов; подсистему выпрямителя/индуктора, связанную с первым и вторым полюсами первой и второй подсистем электрических аккумуляторов, подсистему выпрямителя, связанную с подсистемой электрических аккумуляторов; подсистему прерывателя, связанную с подсистемой выпрямителя; подсистему управления функцией с электропитанием, связанную с подсистемой выпрямителя, причем подсистема управления функцией с электропитанием включает в себя процессор и память; подсистему конденсаторов, связанную с подсистемой управления функцией с электропитанием; электродвигатель, связанный с подсистемой управления функцией с электропитанием; подсистему электрогенератора, включающую в себя электрогенератор, причем электрогенератор функционально соединен с электродвигателем и получает входное вращательное движение от электродвигателя, при этом выходная скорость вращения электродвигателя и входная скорость вращения, обеспечиваемая на электрогенератор, являются неизменными относительно друг друга; подсистему инвертора, связанную с подсистемой электрогенератора; подсистему распределения электрической мощности, связанную с подсистемой инвертора и системой прерывателя, причем подсистема распределения электрической мощности включает в себя выходную линию нагрузки, выполненную с возможностью соединяться с электрической нагрузкой; подсистему контроллера заряда аккумуляторов, связанную с подсистемой электрогенератора и подсистемой электрических аккумуляторов. [0012] Applicant has further developed an innovative power supply system comprising: first and second electric battery subsystems, each having a first pole with a first polarity and a second pole with a second polarity; a switching subsystem associated with the first pole of the first electric storage subsystem and the first pole of the second electric storage subsystem; a rectifier/inductor subsystem associated with the first and second poles of the first and second electric storage subsystems, a rectifier subsystem associated with the electric storage subsystem; a breaker subsystem associated with a rectifier subsystem; a powered function control subsystem associated with the rectifier subsystem, the powered function control subsystem including a processor and a memory; a capacitor subsystem associated with the power-supply function control subsystem; an electric motor connected to the power-supply function control subsystem; a power generator subsystem including a power generator, wherein the power generator is operatively connected to the electric motor and receives an input rotational motion from the electric motor, wherein the output rotation speed of the electric motor and the input rotation speed provided to the electric generator are constant relative to each other; an inverter subsystem associated with the electric generator subsystem; an electrical power distribution subsystem associated with the inverter subsystem and the breaker system, the electrical power distribution subsystem including a load output line configured to be connected to an electrical load; a battery charge controller subsystem associated with the power generator subsystem and the electric battery subsystem.

[0013] Заявитель дополнительно разработал инновационный способ генерации, хранения и распределения электрической мощности, содержащей: приложение электрической мощности постоянного тока от первой подсистемы электрических аккумуляторов к подсистеме управления функцией, причем упомянутая подсистема управления функцией связана с подсистемой конденсаторов; приложение электрической мощности постоянного тока от подсистемы управления функцией к двигателю постоянного тока; обеспечение входного вращательного движения от двигателя постоянного тока и генерирование выходного вращательного движения от двигателя постоянного тока; генерирование электрической мощности переменного тока из выходного вращательного движения двигателя постоянного тока; распределение первой части генерируемой электрической мощности переменного тока на выходную линию нагрузки, выполненную с возможностью соединяться с электрической нагрузкой, и второй части генерируемой электрической мощности переменного тока на подсистему индуктора; приложение электрической мощности переменного тока от подсистемы индуктора к подсистеме выпрямителя и генерирование электрической мощности постоянного тока с использованием подсистемы выпрямителя; и приложение электрической мощности постоянного тока от подсистемы выпрямителя ко второй подсистеме электрических аккумуляторов, причем отношение входного вращательного движения к выходному вращательному движению двигателя постоянного тока установлено для оптимизации истощения мощности первой подсистемы аккумуляторов для предопределенного уровня доступной мощности на выходной линии нагрузки и предопределенных длительностей первой, второй и третьей рабочих фаз. [0013] Applicant has further developed an innovative method for generating, storing, and distributing electrical power, comprising: applying DC electrical power from a first electric battery subsystem to a function control subsystem, said function control subsystem being coupled to a capacitor subsystem; applying DC electrical power from the function control subsystem to the DC motor; providing an input rotational motion from the DC motor and generating an output rotational motion from the DC motor; generating AC electrical power from an output rotary motion of the DC motor; distributing a first portion of the generated AC electrical power to a load output line configured to be connected to the electrical load and a second portion of the generated AC electrical power to an inductor subsystem; applying AC electrical power from the inductor subsystem to the rectifier subsystem, and generating DC electrical power using the rectifier subsystem; and applying DC electrical power from the rectifier subsystem to the second electric battery subsystem, wherein the ratio of input rotational motion to output rotational motion of the DC motor is set to optimize power depletion of the first battery subsystem for a predetermined level of available power on the output load line and predetermined durations of the first, second and third working phases.

[0014] Заявитель дополнительно разработал инновационный способ генерации, хранения и распределения электрической мощности, содержащий: приложение электрической мощности постоянного тока от подсистемы электрических аккумуляторов к подсистеме коммутации, причем подсистема коммутации связана с подсистемой инвертора; приложение электрической мощности переменного тока от подсистемы инвертора к подсистеме распределения энергии; распределение первой части электрической мощности переменного тока на выходную линию нагрузки, выполненную с возможностью соединяться с электрической нагрузкой, и второй части электрической мощности переменного тока на подсистему выпрямителя; приложение постоянного тока от подсистемы выпрямителя к подсистеме управления функцией; приложение постоянного тока от подсистемы управления функцией к двигателю постоянного тока; обеспечение входного вращательного движения от двигателя постоянного тока на электрогенератор [[постоянного тока]], при этом выходная скорость вращения двигателя постоянного тока и входная скорость вращения, обеспечиваемая на электрогенератор, являются неизменными относительно друг друга; генерацию электрической мощности постоянного тока из выходного вращательного движения двигателя постоянного тока, при этом скорость вращения установлена, чтобы оптимизировать подачу мощности для внешнего электрического распределения; приложение электрической мощности постоянного тока от подсистемы электрогенератора постоянного тока к подсистеме контроллера заряда аккумуляторов; и приложение электрической мощности постоянного тока от подсистемы контроллера заряда аккумуляторов к подсистеме коммутации, инвертору и подсистеме электрических аккумуляторов. [0014] Applicant has further developed an innovative method for generating, storing and distributing electrical power, comprising: applying DC electrical power from a battery subsystem to a switching subsystem, the switching subsystem being coupled to an inverter subsystem; applying AC electrical power from the inverter subsystem to the power distribution subsystem; distributing a first portion of the AC electrical power to a load output line configured to be connected to the electrical load and a second portion of the AC electrical power to a rectifier subsystem; applying direct current from the rectifier subsystem to the function control subsystem; applying DC from the function control subsystem to the DC motor; providing an input rotary motion from the DC motor to the electric generator [[DC]] while the output rotation speed of the DC motor and the input rotation speed provided to the electric generator are constant relative to each other; generating DC electrical power from an output rotational motion of the DC motor, wherein the rotation speed is set to optimize power supply for external electrical distribution; applying DC electrical power from the DC power generator subsystem to the battery charge controller subsystem; and applying the DC electric power from the battery charge controller subsystem to the switching subsystem, the inverter, and the electric battery subsystem.

[0015] Заявитель дополнительно разработал инновационный способ генерации, хранения и распределения электрической мощности, содержащий: приложение электрической мощности постоянного тока от подсистемы электрических аккумуляторов к подсистеме коммутации, причем подсистема коммутации связана с подсистемой инвертора; преобразование электрической мощности постоянного тока в электрическую мощность переменного тока; распределение первой части электрической мощности переменного тока на первую систему распределения энергии, связанную с выходной линией нагрузки, выполненной с возможностью соединяться с электрической нагрузкой, и второй части электрической мощности переменного тока на вторую подсистему распределения энергии; приложение электрической мощности переменного тока от первой подсистемы распределения энергии к подсистеме выпрямителя; приложение электрической мощности постоянного тока от подсистемы выпрямителя к подсистеме управления функцией; приложение электрической мощности постоянного тока от подсистемы управления функцией к двигателю постоянного тока; обеспечение входного вращательного движения от двигателя постоянного тока на электрогенератор, при этом выходная скорость вращения двигателя постоянного тока и входная скорость вращения, обеспечиваемая на электрогенератор, являются неизменными относительно друг друга; генерацию электрической мощности переменного тока из выходного вращательного движения двигателя постоянного тока, причем скорость вращения установлена, чтобы оптимизировать подачу мощности для внешнего распределения электроэнергии; приложение электрической мощности переменного тока ко второй подсистеме распределения энергии; преобразование электрической мощности переменного тока в электрическую мощность постоянного тока; и приложение электрической мощности постоянного тока к подсистеме электрических аккумуляторов. [0015] Applicant has further developed an innovative method for generating, storing, and distributing electrical power, comprising: applying DC electrical power from a battery subsystem to a switching subsystem, the switching subsystem being coupled to an inverter subsystem; conversion of direct current electric power into alternating current electric power; distributing a first portion of the AC electrical power to a first power distribution system associated with an output load line configured to connect to the electrical load and a second portion of the AC electrical power to a second power distribution subsystem; applying AC electrical power from the first power distribution subsystem to the rectifier subsystem; applying DC electrical power from the rectifier subsystem to the function control subsystem; applying DC electrical power from the function control subsystem to the DC motor; providing an input rotary motion from the DC motor to the electric generator, while the output rotation speed of the DC motor and the input rotation speed provided to the electric generator are constant relative to each other; generating AC electrical power from an output rotational motion of the DC motor, wherein the rotation speed is set to optimize power supply for external power distribution; applying AC electrical power to the second power distribution subsystem; conversion of AC electrical power into DC electrical power; and applying the DC electrical power to the electrical battery subsystem.

[0016] Заявитель дополнительно разработал инновационный способ генерации, хранения и распределения электрической мощности, содержащий: приложение электрической мощности постоянного тока от подсистемы электрических аккумуляторов к подсистеме выпрямителя; приложение мощности постоянного тока от подсистемы выпрямителя к подсистеме управления функцией, причем подсистема управления функцией связана с подсистемой конденсаторов; приложение электрической мощности постоянного тока от подсистемы управления функцией к двигателю постоянного тока; обеспечение входного вращательного движения от двигателя постоянного тока на электрогенератор, при этом выходная скорость вращения двигателя постоянного тока и входная скорость вращения, обеспечиваемая на электрогенератор, являются неизменными относительно друг друга; генерацию электрической мощности постоянного тока из выходного вращательного движения двигателя постоянного тока; преобразование электрической мощности постоянного тока в электрическую мощность переменного тока; приложение электрической мощности постоянного тока к системе распределения мощности; распределение первой части электрической мощности переменного тока от системы распределения мощности на источник нагрузки и второй части электрической мощности переменного тока от системы распределения мощности на подсистему прерывателя; приложение электрической мощности переменного тока от подсистемы прерывателя к подсистеме выпрямителя; приложение электрической мощности постоянного тока от подсистемы выпрямителя к подсистеме электрических аккумуляторов; и приложение электрического тока от электрогенератора через подсистему контроллера заряда аккумуляторов к подсистеме электрических аккумуляторов. [0016] Applicant has further developed an innovative method for generating, storing and distributing electrical power, comprising: applying DC electrical power from an electric battery subsystem to a rectifier subsystem; applying DC power from the rectifier subsystem to the function control subsystem, the function control subsystem being coupled to the capacitor subsystem; applying DC electrical power from the function control subsystem to the DC motor; providing an input rotary motion from the DC motor to the electric generator, while the output rotation speed of the DC motor and the input rotation speed provided to the electric generator are constant relative to each other; generating DC electrical power from an output rotational motion of the DC motor; conversion of direct current electric power into alternating current electric power; application of DC electrical power to the power distribution system; distributing a first portion of the AC electrical power from the power distribution system to the load source and a second portion of the AC electrical power from the power distribution system to the breaker subsystem; applying AC electrical power from the breaker subsystem to the rectifier subsystem; application of DC electrical power from the rectifier subsystem to the electric battery subsystem; and applying electric current from the power generator through the battery charge controller subsystem to the electric battery subsystem.

[0017] Следует понимать, что как приведенное выше общее описание, так и последующее подробное описание являются лишь иллюстративными и поясняющими, и не ограничивают изобретение, как заявлено. [0017] It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are illustrative and explanatory only, and do not limit the invention as claimed.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0018] Для того чтобы способствовать пониманию настоящего изобретения, теперь будет сделана ссылка на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к подобным элементам. Чертежи приведены только в качестве примера и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение. [0018] In order to facilitate an understanding of the present invention, reference will now be made to the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like elements. The drawings are given by way of example only and should not be construed as limiting the invention.

[0019] Фиг. 1 - блок-схема системы генерации, распределения и хранения электрической мощности в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. [0019] FIG. 1 is a block diagram of an electric power generation, distribution and storage system according to the first embodiment of the present invention.

[0020] Фиг. 2 - подробная блок-схема подсистемы аккумуляторов и подсистемы коммутации системы, проиллюстрированной на фиг. 1. [0020] FIG. 2 is a detailed block diagram of the battery subsystem and switching subsystem of the system illustrated in FIG. 1.

[0021] Фиг. 3 - подробная блок-схема альтернативной подсистемы коммутации для системы, проиллюстрированной на фиг. 1. [0021] FIG. 3 is a detailed block diagram of an alternative switching subsystem for the system illustrated in FIG. 1.

[0022] Фиг. 4 - блок-схема компонентов системы генерации, распределения и хранения электрической мощности в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, используемым для сетевого электропитания. [0022] FIG. 4 is a block diagram of the components of an electric power generation, distribution and storage system according to the second embodiment of the present invention used for mains power supply.

[0023] Фиг. 5 - блок-схема компонентов системы генерации, распределения и хранения электрической мощности в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, используемого для автономного электропитания. [0023] FIG. 5 is a block diagram of the components of an electric power generation, distribution and storage system according to the third embodiment of the present invention, used for autonomous power supply.

[0024] Фиг. 6 - блок-схема системы генерации, распределения и хранения электрической мощности в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения, используемого для сетевого и автономного электропитания. [0024] FIG. 6 is a block diagram of a system for generating, distributing and storing electric power in accordance with the fourth embodiment of the present invention, used for network and autonomous power supply.

[0025] Фиг. 7 - блок-схема системы генерации, распределения и хранения электрической мощности в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения, используемого для сетевого и автономного электропитания. [0025] FIG. 7 is a block diagram of a system for generating, distributing and storing electric power in accordance with the fifth embodiment of the present invention, used for network and autonomous power supply.

[0026] Фиг. 8 - блок-схема системы генерации, распределения и хранения электрической мощности в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения, используемого для сетевого и автономного электропитания. [0026] FIG. 8 is a block diagram of a system for generating, distributing and storing electric power in accordance with the sixth embodiment of the present invention, used for network and autonomous power supply.

[0027] Фиг. 9 - блок-схема системы генерации, распределения и хранения электрической мощности в соответствии с седьмым вариантом осуществления настоящего изобретения, используемого для сетевого и автономного электропитания. [0027] FIG. 9 is a block diagram of a system for generating, distributing and storing electric power in accordance with the seventh embodiment of the present invention, used for network and autonomous power supply.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

[0028] Далее будет сделана подробная ссылка на варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. [0028] Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

[0029] Как показано на фиг. 1, в первом варианте осуществления изобретения, система 100 аккумуляторов постоянного тока (DC) может быть электрически соединена посредством подсистемы коммутации 200 с системой 300 генерации электрической мощности. Система 300 генерации мощности может быть электрически соединена с подсистемой 400 распределения АС мощности, которая, в свою очередь, может быть соединена с источником 500 нагрузки и системой 600 зарядки аккумуляторов. Система 600 зарядки аккумуляторов может быть соединена с системой 100 аккумуляторов через подсистему 200 коммутации. [0029] As shown in FIG. 1, in a first embodiment of the invention, DC battery system 100 may be electrically coupled via switching subsystem 200 to electrical power generation system 300. Power generation system 300 may be electrically coupled to AC power distribution subsystem 400, which in turn may be coupled to load source 500 and battery charging system 600. Battery charging system 600 may be connected to battery system 100 via switching subsystem 200 .

[0030] Система 100 DC-аккумуляторов может включать в себя первую, вторую и третью подсистемы или блоки 110, 120 и 130 аккумуляторов, каждая из которых может состоять из множества отдельных аккумуляторов и аккумуляторных элементов. Отдельные аккумуляторы и аккумуляторные элементы, содержащие каждую из подсистем аккумуляторов, могут быть соединены последовательно. В одном неограничивающем примере, каждая подсистема аккумуляторов может включать в себя всего двенадцать свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого цикла на 12 вольт, 200 ампер. Подсистемы аккумуляторов, имеющие эти параметры, могут обеспечить постоянный выход 5 кВт в течение периода 15 минут с последующими 15 минутами подзарядки (или отдыха) и 15 минутами отдыха, если непосредственно после подзарядки (или подзарядки, если непосредственно после отдыха). В одном неограничивающем примере, каждая подсистема аккумуляторов может включать в себя по меньшей мере один литий-ионный аккумулятор. Следует понимать, что тип, напряжение, сила тока в амперах и другие материалы и свойства используемых аккумуляторов могут изменяться без отклонения от предполагаемого объема изобретения. [0030] DC battery system 100 may include first, second, and third subsystems or battery packs 110, 120, and 130, each of which may be comprised of a plurality of individual batteries and battery cells. Individual batteries and battery cells containing each of the battery subsystems may be connected in series. In one non-limiting example, each battery subsystem may include a total of twelve 12 volt, 200 amp deep cycle lead-acid batteries. Battery subsystems having these parameters can provide a continuous output of 5 kW for a period of 15 minutes followed by 15 minutes of recharge (or rest) and 15 minutes of rest if immediately after recharge (or recharge if immediately after rest). In one non-limiting example, each battery subsystem may include at least one lithium ion battery. It should be understood that the type, voltage, amps, and other materials and properties of used batteries may vary without deviating from the intended scope of the invention.

[0031] Аккумуляторы должны иметь достаточную мощность и силу тока при объединении в подсистемы аккумуляторов для питания подсистемы коммутации 200, системы 300 генерации мощности, источника 500 нагрузки и системы 600 зарядки аккумуляторов в течение определенного периода времени без избыточного разряда. В одном варианте осуществления, каждая подсистема 110, 120 и 130 аккумуляторов может, в начале срока службы аккумуляторов, снабжать энергией всю систему в течение периодов пятнадцать (15) минут из сорока пяти (45-) минутного цикла без разряда более чем примерно на двадцать процентов (20%). [0031] Batteries must have sufficient power and amperage when combined into battery subsystems to power switching subsystem 200, power generation system 300, load source 500, and battery charging system 600 for a specified period of time without over-discharging. In one embodiment, each battery subsystem 110, 120, and 130 can, at the start of battery life, power the entire system for fifteen (15) minute periods of a forty-five (45-) minute cycle without being discharged by more than about twenty percent. (20%).

[0032] Первые положительные полюса первой, второй и третьей подсистем 110, 120 и 130 аккумуляторов могут быть электрически соединены с подсистемой 200 коммутации посредством проводников 150, 152 и 156 соответственно. В свою очередь, подсистема 200 коммутации может быть электрически соединена посредством проводника положительной полярности через точку А с системой 300 генерации мощности и посредством проводника положительной полярности через точку С с системой 600 зарядки аккумуляторов. Отрицательные полюса первой, второй и третьей подсистем 110, 120 и 130 аккумуляторов могут быть электрически соединены с системой 300 генерации мощности и системой 600 зарядки аккумуляторов посредством проводника 154 через точку B. [0032] The first positive poles of the first, second, and third battery subsystems 110, 120, and 130 may be electrically connected to the switching subsystem 200 via conductors 150, 152, and 156, respectively. In turn, the switching subsystem 200 can be electrically connected via a positive polarity conductor through point A to the power generation system 300 and via a positive polarity conductor through point C to the battery charging system 600. The negative poles of the first, second, and third battery subsystems 110, 120, and 130 may be electrically connected to the power generation system 300 and the battery charging system 600 via a conductor 154 through point B.

[0033] Один неограничивающий вариант осуществления подсистемы 200 коммутации проиллюстрирован на фиг. 2. Со ссылкой на фиг. 2, подсистема 200 коммутации может включать в себя один или более таймеров 210, которые могут быть электрически соединены с первым, вторым и третьим контакторами 220, 222 и 224 низкого напряжения. Первый контактор 220 низкого напряжения может управлять первым и вторым контакторами 231 и 232 высокого напряжения; второй контактор 222 низкого напряжения может управлять третьим и четвертым контакторами 233 и 234 высокого напряжения; и третий контактор 224 низкого напряжения может управлять пятым и шестым контакторами 235 и 230 высокого напряжения, соединенными вместе через точку D в цепи. [0033] One non-limiting embodiment of switching subsystem 200 is illustrated in FIG. 2. With reference to FIG. 2, switching subsystem 200 may include one or more timers 210 that may be electrically coupled to first, second, and third low voltage contactors 220, 222, and 224. The first low voltage contactor 220 may control the first and second high voltage contactors 231 and 232; the second low voltage contactor 222 can control the third and fourth high voltage contactors 233 and 234; and the third low voltage contactor 224 can control the fifth and sixth high voltage contactors 235 and 230 connected together through point D in the circuit.

[0034] Под управлением таймеров 210 и первого и третьего контакторов 220 и 224 низкого напряжения, первый и шестой контакторы 231 и 230 высокого напряжения могут избирательно соединять первую подсистему 110 аккумуляторов с первой шиной 240, второй шиной 242 или ни с одной шиной. Таймеры 210 и первый и второй контакторы 220 и 222 низкого напряжения могут управлять вторым и третьим контакторами 232 и 233 высокого напряжения для избирательного соединения второй подсистемы 120 аккумуляторов с первой шиной 240, второй шиной 242 или ни с одной шиной. Аналогично, таймеры 210 и второй и третий контакторы 222 и 224 низкого напряжения могут управлять четвертым и пятым контакторами 234 и 235 высокого напряжения для избирательного соединения третьей подсистемы 130 аккумуляторов с первой шиной 240, второй шиной 242 или ни с одной шиной. [0034] Under the control of the timers 210 and the first and third low voltage contactors 220 and 224, the first and sixth high voltage contactors 231 and 230 can selectively connect the first battery subsystem 110 to the first bus bar 240, the second bus bar 242, or neither bus bar. Timers 210 and first and second low voltage contactors 220 and 222 may control second and third high voltage contactors 232 and 233 to selectively couple second battery subsystem 120 to first bus bar 240, second bus bar 242, or neither bus bar. Similarly, timers 210 and second and third low voltage contactors 222 and 224 may control fourth and fifth high voltage contactors 234 and 235 to selectively couple third battery subsystem 130 to first bus bar 240, second bus bar 242, or neither bus bar.

[0035] Таймеры 210 могут отправлять сигналы управления низкого напряжения на первый, второй и третий контакторы 220, 222 и 224 низкого напряжения автоматически и/или под управлением подсистемы управления функцией, обсуждаемой ниже. Такие сигналы могут активировать конкретный контактор низкого напряжения и побуждать его размыкать или замыкать соединенные с ним контакторы высокого напряжения. В результате, комбинация таймеров 210, контакторов 220, 222 и 224 низкого напряжения и контакторов 230, 231, 232, 233, 234 и 235 высокого напряжения может избирательно соединять каждую из подсистем 110, 120 и 130 аккумуляторов с первой шиной 240, второй шиной 242 или ни с одной шиной. Каскадное расположение таймеров 210, контакторов 220, 222, 224 низкого напряжения и контакторов 230-235 высокого напряжения позволяет подключать только одну из подсистем аккумуляторов к первой шине 240 и подключать только одну другую из подсистем аккумуляторов ко второй шине 242, в данное время. Однако следует принимать во внимание, что система может допускать возможность короткого промежутка времени перекрытия, в течение которого две подсистемы аккумуляторов могут быть соединены с одной и той же шиной в одно и то же время. [0035] The timers 210 may send low voltage control signals to the first, second, and third low voltage contactors 220, 222, and 224 automatically and/or under the control of the function control subsystem discussed below. Such signals may activate a particular low voltage contactor and cause it to open or close the high voltage contactors connected to it. As a result, the combination of timers 210, low voltage contactors 220, 222, and 224, and high voltage contactors 230, 231, 232, 233, 234, and 235 can selectively couple each of the battery subsystems 110, 120, and 130 to the first rail 240, second rail 242 or none of the tires. Cascading the timers 210, low voltage contactors 220, 222, 224, and high voltage contactors 230-235 allows only one of the battery subsystems to be connected to the first bus bar 240, and only one other of the battery subsystems to be connected to the second bus bar 242, at a given time. However, it should be appreciated that the system may allow for the possibility of a short overlap time during which two battery subsystems may be connected to the same bus at the same time.

[0036] Со ссылкой на фиг. 1 и 2, первая шина 240 может быть соединена через точку А с системой 300 генерации мощности, а вторая шина 242 может быть соединена через точку С с системой 600 зарядки аккумуляторов. Таким образом, функционально, подсистема 200 коммутации может быть приспособлена, чтобы избирательно переключать между: [0036] With reference to FIG. 1 and 2, the first busbar 240 may be connected via point A to the power generation system 300, and the second busbar 242 may be connected via point C to the battery charging system 600. Thus, functionally, switching subsystem 200 can be adapted to selectively switch between:

(i) соединением первого полюса первой подсистемы 110 аккумуляторов с системой 600 зарядки аккумуляторов при одновременном соединении первого полюса второй подсистемы 120 аккумуляторов с системой 300 генерации мощности во время первой рабочей фазы, (i) connecting the first pole of the first battery subsystem 110 to the battery charging system 600 while connecting the first pole of the second battery subsystem 120 to the power generation system 300 during the first operating phase,

(ii) соединением первого полюса второй подсистемы 120 аккумуляторов с системой 600 зарядки аккумуляторов при одновременном соединении первого полюса третьей подсистемы 130 аккумуляторов с системой 300 генерации мощности во время второй рабочей фазы, и (ii) connecting the first pole of the second battery subsystem 120 to the battery charging system 600 while connecting the first pole of the third battery subsystem 130 to the power generation system 300 during the second operating phase, and

(iii) соединением первого полюса третьей подсистемы 130 аккумуляторов с системой 600 зарядки аккумуляторов при одновременном соединении первого полюса первой подсистемы 1 аккумуляторов с системой 300 генерации энергии во время третьей рабочей фазы. (iii) connecting the first pole of the third battery subsystem 130 to the battery charging system 600 while connecting the first pole of the first battery subsystem 1 to the power generation system 300 during the third operating phase.

[0037] Альтернативный вариант осуществления подсистемы коммутации 200 проиллюстрирован на фиг. 3 схематичной диаграммой. Относительно фиг. 1 и 3, каждый из трехпозиционных переключателей 250, 252 и 254 может соединять положительный полюс ассоциированной подсистемы (110, 120 и 130) аккумуляторов с одним из: точки А или точки С в общей цепи или положения разъединения цепи (как показано). Трехпозиционные переключатели 250, 252 и 254 могут управляться одним или более таймерами 210 для обеспечения переключения аналогично варианту осуществления, представленному на фиг. 2. [0037] An alternative embodiment of switching subsystem 200 is illustrated in FIG. 3 schematic diagram. With respect to FIG. 1 and 3, each of the three position switches 250, 252, and 254 can connect the positive terminal of the associated battery subsystem (110, 120, and 130) to one of: point A or point C in the common circuit, or a circuit disconnect position (as shown). The three position switches 250, 252, and 254 may be controlled by one or more timers 210 to provide switching similar to the embodiment shown in FIG. 2.

[0038] Вновь со ссылкой на фиг. 1, система 300 генерации мощности может включать в себя подсистему 310 управления функцией, электрически соединенную и питаемую от системы 100 аккумуляторов через подсистему 200 коммутации. Подсистема 310 управления функцией опционально может соединяться с и управляться таймерами 210 в подсистеме 200 коммутации. Подсистема 310 управления функцией может обеспечивать питание от одной из подсистем аккумуляторов в системе 100 аккумуляторов в каждое время для приведения в действие DC электродвигателя 330, который, в свою очередь, может приводить в действие FC электрогенератор 350. Подсистема 310 управления функцией может управлять скоростью подсистемы 330 электродвигателя. [0038] Referring again to FIG. 1, power generation system 300 may include a function control subsystem 310 electrically coupled to and powered by battery system 100 via switching subsystem 200. Function control subsystem 310 can optionally be connected to and controlled by timers 210 in switching subsystem 200 . The function control subsystem 310 may provide power from one of the battery subsystems in the battery system 100 at each time to drive the DC motor 330, which in turn may drive the FC generator 350. The function control subsystem 310 may control the speed of the subsystem 330 electric motor.

[0039] Обычные генераторы имеют высокий крутящий момент, что требует добавления коробки передач, необходимой в ранее известных системах. В этих системах, коробка передач требовалась для снижения крутящего момента и снижения мощности, потребляемой двигателем. С использованием нового специально разработанного генератора с низкими требованиями к крутящему моменту, можно удалить коробку передач из современной системы. Это удаляет из системы механический элемент, который может быть подвержен сбоям, и это дополнительно устраняет напряжение коробки передач, добавляемой в систему, и делает систему более эффективной. [0039] Conventional generators have high torque, which requires the addition of a gearbox required in previously known systems. In these systems, the gearbox was required to reduce torque and reduce the power drawn by the engine. With the use of a new specially designed generator with low torque requirements, it is possible to remove the gearbox from a modern system. This removes a mechanical element from the system that can be prone to failure, and it further eliminates the stress of the gearbox added to the system and makes the system more efficient.

[0040] Система 300 генерации мощности также может включать в себя подсистему 360 охлаждения, управляемую подсистемой 310 управления функцией. Подсистема 360 охлаждения может находиться в операционном контакте с какими-либо и/или всеми генерирующими тепло компонентами системы в целом, такими как подсистема 310 управления функцией, электродвигатель 330 и электрогенератор 350. Подсистема 360 охлаждения может поддерживать элементы системы в диапазонах оптимальных рабочих температур способом, известным специалистам в данной области техники. [0040] The power generation system 300 may also include a cooling subsystem 360 controlled by a function control subsystem 310. Cooling subsystem 360 may be in operational contact with any and/or all heat generating components of the overall system, such as function control subsystem 310, motor 330, and electric generator 350. Cooling subsystem 360 may maintain system elements within optimum operating temperature ranges in a manner that well-known specialists in this field of technology.

[0041] Подсистема 320 конденсаторов может быть электрически соединена с подсистемой 310 управления функцией. Подсистема 320 конденсаторов может включать в себя множество конденсаторов, соединенных параллельно друг с другом. Подсистема 320 конденсаторов может быть использована для управления и коррекции характеристик системы, таких как лаг коэффициента мощности и фазовый сдвиг. Подсистема 320 конденсаторов может также увеличивать накопленную энергию и улучшать стабилизацию синусоидальной волны, генерируемой процессором в подсистеме 310 управления функцией. [0041] Capacitor subsystem 320 may be electrically coupled to function control subsystem 310. Capacitor subsystem 320 may include a plurality of capacitors connected in parallel with each other. Capacitor subsystem 320 may be used to control and correct system characteristics such as power factor lag and phase shift. Capacitor subsystem 320 may also increase stored energy and improve stabilization of the sine wave generated by the processor in function control subsystem 310 .

[0042] Подсистема 310 управления функцией может включать в себя цифровой процессор, цифровые компоненты памяти и управляющее программирование, которое необходимо для работы всей системы способом, описанным в данном документе. Например, подсистема 310 управления функцией может включать в себя программирование, которое управляет компонентами системы для последовательности запуска, последовательности остановки, мониторинга вибрации, мониторинга перегрева и дистанционного мониторинга. Подсистема 310 управления функцией может также включать в себя или соединяться с одним или более компонентами мониторинга параметров, которые обеспечивают системные данные. Такие данные могут включать в себя, но без ограничения: уровень и емкость заряда аккумулятора, силу тока аккумулятора, напряжение аккумулятора, время использования аккумулятора, время заряда аккумулятора, текущее время, температуры элементов системы, вибрацию, нагрузку источника, крутящий момент электродвигателя, скорость вращения электродвигателя, крутящий момент электрогенератора, скорость вращения электрогенератора, нагрузку системы зарядки аккумуляторов, настройки выпрямителя и настройки индуктора. [0042] Function control subsystem 310 may include a digital processor, digital memory components, and control programming that is necessary to operate the entire system in the manner described herein. For example, function control subsystem 310 may include programming that controls system components for start sequence, stop sequence, vibration monitoring, overheating monitoring, and remote monitoring. Function control subsystem 310 may also include or be connected to one or more parameter monitoring components that provide system data. Such data may include, but is not limited to: battery charge level and capacity, battery current, battery voltage, battery usage time, battery charge time, current time, system component temperatures, vibration, source load, motor torque, rotation speed motor, generator torque, generator speed, battery charging system load, rectifier settings and inductor settings.

[0043] Размер и рабочие характеристики электродвигателя 330 и электрогенератора 350 могут быть выбраны для обеспечения оптимальной генерации мощности и срока службы аккумулятора для данной ожидаемой нагрузки 500, подлежащей обслуживанию системой, а также частоты и времени подзарядки подсистем 110, 120 и 130 аккумуляторов. Для подсистем аккумуляторов описанного типа, электродвигатель 330 может требовать 144 В/100 А для поддержания работы. Скорость электродвигателя 330 предпочтительно задается равной или близкой к минимальной скорости вращения, необходимой для приведения в действие электрогенератора для обеспечения требуемой силы тока и напряжения для обслуживания нагрузки 500 и подзарядки одной подсистемы аккумуляторов, в то же время уменьшая или минимизируя крутящий момент, прикладываемый электрогенератором 350. Использование нового электрогенератора 350 с низким крутящим моментом может обеспечивать крутящий момент на электрогенераторе 350 без увеличения (и предпочтительно при уменьшении) требований крутящего момента электродвигателя 330, тем самым, снижая потребление мощности на подсистеме аккумуляторов, приводящей в движение электродвигатель и улучшая характеристики истощения аккумулятора для данной выходной мощности генератора. [0043] The size and performance of the electric motor 330 and electric generator 350 can be selected to provide optimal power generation and battery life for a given expected load 500 to be serviced by the system, as well as the frequency and time of recharging battery subsystems 110, 120 and 130. For battery subsystems of the type described, motor 330 may require 144V/100A to maintain operation. The speed of the electric motor 330 is preferably set at or near the minimum RPM required to drive the electric generator to provide the required current and voltage to service the load 500 and recharge one battery subsystem while reducing or minimizing the torque applied by the electric generator 350. Use of the new low torque power generator 350 can provide torque to the power generator 350 without increasing (and preferably decreasing) the torque requirements of the electric motor 330, thereby reducing power consumption on the battery subsystem driving the electric motor and improving battery depletion performance for a given battery. generator output power.

[0044] Скорость электродвигателя 330 может быть автоматически установлена в реальном времени для данного момента подсистемой 310 управления функцией. Подсистема 310 управления функцией может принимать данные скорости электродвигателя 330 от датчика скорости, расположенного, например, на валу двигателя, а также требования подзарядки аккумулятора и мощности нагрузки 500 от других датчиков. Подсистема 310 управления функцией может регулировать скорость электродвигателя 330 так, чтобы электрогенератор 350 обеспечивал требуемую мощность в данный момент времени при максимальном крутящем моменте на генераторе и минимальном крутящем моменте на двигателе. Таким образом, подсистема 310 управления функцией может оптимизировать условия генерации мощности (скорость вращения электродвигателя и скорость вращения электрогенератора) в реальном времени. [0044] The speed of the motor 330 can be automatically set in real time for a given moment by the function control subsystem 310 . Function control subsystem 310 may receive speed data of motor 330 from a speed sensor located on the motor shaft, for example, as well as battery charging and load power requirements 500 from other sensors. The function control subsystem 310 may adjust the speed of the electric motor 330 so that the electric generator 350 provides the required power at a given time at maximum generator torque and minimum engine torque. Thus, the function control subsystem 310 can optimize the power generation conditions (motor speed and generator speed) in real time.

[0045] Электрогенератор 350 может быть соединен через один или более электрических проводников с подсистемой 400 распределения мощности переменного тока. Подсистема распределения мощности может содержать, например, блок прерывателя переменного тока. Подсистема 400 распределения мощности может быть соединена посредством одного или более проводников с источником 500 нагрузки и системой 600 зарядки аккумуляторов. Потребности в мощности источника 500 нагрузки и системы 600 зарядки аккумуляторов могут сообщаться на подсистему 310 управления функцией по проводным или беспроводным каналам связи от датчиков, ассоциированных с подсистемой 400 распределения мощности, источником 500 нагрузки и/или системой 600 зарядки аккумуляторов. Потребности в мощности могут использоваться модулем автоматического дроссельного регулирования подсистемы 310 управления функцией для настройки электродвигателя 330, чтобы вращаться с корректной скоростью для потребностей в мощности системы.[0045] The generator 350 may be connected via one or more electrical conductors to the AC power distribution subsystem 400. The power distribution subsystem may include, for example, an AC breaker box. Power distribution subsystem 400 may be connected via one or more conductors to load source 500 and battery charging system 600. The power requirements of the load source 500 and the battery charging system 600 may be reported to the function control subsystem 310 via wired or wireless communication channels from sensors associated with the power distribution subsystem 400, the load source 500 and/or the battery charging system 600. The power requirements may be used by the automatic throttling module of the function control subsystem 310 to adjust the motor 330 to rotate at the correct speed for the system's power requirements.

[0046] Система 600 зарядки аккумуляторов может включать в себя подсистему 610 индуктора, электрически соединенную через один или более прерывателей 620 цепи с подсистемой 630 выпрямителя. Комбинация подсистемы 610 индуктивности и подсистемы 630 выпрямителя используются для обеспечения требуемого уровня подзарядки одной из подсистем 110, 120 или 130 аккумуляторов в течение требуемого цикла подзарядки, который в случае системы с использованием трех подсистем аккумуляторов составляет одну треть от общего времени цикла системы. Подсистема 630 выпрямителя может быть самонастраивающейся, чтобы приспосабливать подзарядку подсистемы аккумуляторов, заряжаемой в текущий момент. Другими словами, обычно в отсутствие подсистемы 610 индуктора, самонастраивающаяся подсистема 630 выпрямителя может уменьшать напряжение и/или силу тока, подаваемые на подсистему аккумуляторов, подвергающуюся подзарядке в течение цикла зарядки. В результате, без включения подсистемы 610 индуктора, подсистемы аккумуляторов могут не перезаряжаться достаточно быстро, чтобы полностью подзарядиться в течение желательного временного цикла. Добавление подсистемы 610 индуктора с регулируемым реостатом может обеспечить увеличение силы тока системы 600 зарядки аккумуляторов (и, таким образом, силы тока, доступной для подзарядки холостой подсистемы аккумуляторов) по сравнению с системой без катушки индуктивности. Предпочтительно, установка реостата подсистемы 610 индуктора может быть автоматически отрегулирована в течение цикла подзарядки под управлением блока 310 управления функцией. Установка реостата предпочтительно должна быть отрегулирована в реальном времени таким образом, что полная или почти полная подзарядка завершается в течение требуемого периода времени с использованием наименьшей величины потребляемой мощности на подсистеме аккумуляторов, используемой для питания системы в течение этого времени. В варианте осуществления, подсистема 650 контроллера заряда аккумуляторов (не показана) может соединять подсистему 350 электрогенератора и систему 100 электрических аккумуляторов. [0046] The battery charging system 600 may include an inductor subsystem 610 electrically coupled via one or more circuit breakers 620 to a rectifier subsystem 630. The combination of the inductor subsystem 610 and the rectifier subsystem 630 are used to provide the required recharge level of one of the battery subsystems 110, 120, or 130 for the required recharge cycle, which in the case of a system using three battery subsystems is one third of the total cycle time of the system. The rectifier subsystem 630 may be self-adjusting to accommodate recharging of the battery subsystem currently being charged. In other words, typically in the absence of inductor subsystem 610, self-tuning rectifier subsystem 630 may reduce the voltage and/or current supplied to the battery subsystem being recharged during a charge cycle. As a result, without the inductor subsystem 610 being enabled, the battery subsystems may not be recharged fast enough to fully recharge within the desired time cycle. The addition of a variable rheostat inductor subsystem 610 can provide an increase in the current of the battery charging system 600 (and thus the current available to recharge the idle battery subsystem) compared to a system without an inductor. Preferably, the rheostat setting of the inductor subsystem 610 can be automatically adjusted during a recharge cycle under the control of the function control unit 310 . The rheostat setting should preferably be adjusted in real time such that a full or near full recharge is completed within the required time period using the least amount of power drawn from the battery subsystem used to power the system during that time. In an embodiment, a battery charge controller subsystem 650 (not shown) may connect the electric generator subsystem 350 and the electric battery system 100.

[0047] Системы, проиллюстрированные на фиг. 1-3, могут быть использованы для генерации, хранения и распределения электрической мощности для питания источника 500 нагрузки, одновременно генерируя электрическую мощность для подзарядки обедненных подсистем 110, 120 и/или 130 аккумуляторов следующим образом. Способ использования проиллюстрированных систем может быть инициирован подсистемой 310 управления функцией, передающей проводной или беспроводной управляющий сигнал на подсистему 200 коммутации в течение первой рабочей стадии. Сигналы подсистемы 310 управления функцией могут побуждать таймер 210 отправлять управляющие сигналы низкого напряжения на первый, второй и третий контакторы 220, 222 и 224. Управляющие сигналы таймера 210 могут управлять первым и третьим контакторами 220 и 224 низкого напряжения для соединения первого положительного полюса первой подсистемы 110 аккумуляторов с первой шиной 240 через проводник 150 и контакторы 230 и/или 231 высокого напряжения. В свою очередь, первая шина 240 соединяет первую подсистему 110 аккумуляторов с блоком 310 управления функцией и электродвигателем 330. Поскольку второй отрицательный полюс первой подсистемы 110 аккумуляторов постоянно соединен с блоком 310 управления функцией и электродвигателем 330, цепь временно завершается для подачи питания на электродвигатель с использованием первой подсистемы аккумуляторов. [0047] The systems illustrated in FIG. 1-3 may be used to generate, store, and distribute electrical power to power load source 500 while generating electrical power to recharge depleted battery subsystems 110, 120, and/or 130, as follows. The method of using the illustrated systems can be initiated by the function control subsystem 310 transmitting a wired or wireless control signal to the switching subsystem 200 during the first operating stage. Function control subsystem 310 signals may cause timer 210 to send low voltage control signals to first, second, and third contactors 220, 222, and 224. Timer 210 control signals may control first and third low voltage contactors 220 and 224 to connect the first positive pole of first subsystem 110 batteries with the first bus 240 through the conductor 150 and contactors 230 and/or 231 high voltage. In turn, the first bus 240 connects the first battery subsystem 110 to the function control unit 310 and the motor 330. the first battery subsystem.

[0048] При этом первая подсистема аккумуляторов используется для питания электродвигателя 330 (т.е. первой рабочей фазы), управляющие сигналы, отправленные из блока 310 управления функцией на таймер 210, могут быть использованы для управления первым, вторым и третьим контакторами 220, 222 и 224 низкого напряжения для выполнения соединений и разъединений других подсистем аккумуляторов. В частности, контакторы низкого напряжения 220, 222 и 224 может быть использован для управления контакторами 232, 233, 234 и 235 высокого напряжения для временного подключения первого положительного полюса второй подсистемы 120 аккумуляторов ко второй шине 242 и временного изолирования первого положительного полюса третьей подсистемы 130 аккумуляторов от любой цепи. В результате вторая подсистема 120 аккумуляторов может быть соединена с подсистемой 630 выпрямителя, а третья подсистема 130 аккумуляторов может быть изолирована в течение первой рабочей фазы. [0048] While the first battery subsystem is used to power the motor 330 (i.e., the first operating phase), the control signals sent from the function control unit 310 to the timer 210 can be used to control the first, second, and third contactors 220, 222 and 224 low voltage for connecting and disconnecting other battery subsystems. In particular, low voltage contactors 220, 222 and 224 can be used to control high voltage contactors 232, 233, 234 and 235 to temporarily connect the first positive pole of the second battery subsystem 120 to the second bus 242 and temporarily isolate the first positive pole of the third battery subsystem 130 from any chain. As a result, the second battery subsystem 120 may be connected to the rectifier subsystem 630, and the third battery subsystem 130 may be isolated during the first operating phase.

[0049] Во время первой рабочей фазы, электродвигатель 330 вращается при питании от первой подсистемы 110 аккумуляторов. Вращательное движение электродвигателя 330 используется для приведения в действие электрогенератора 350 посредством электродвигателя 330. Сопротивление крутящему моменту электрогенератора 350 на электродвигателе может варьироваться в зависимости от нагрузки, прикладываемой к генератору от источника 500 нагрузки и системы 600 зарядки аккумуляторов. Скорость электродвигателя 330 может избирательно регулироваться блоком 310 управления функцией, чтобы оптимизировать скорость для нагрузки, прикладываемой к электрогенератору 350. [0049] During the first operating phase, the motor 330 rotates when powered by the first subsystem 110 batteries. The rotational motion of the electric motor 330 is used to drive the electric generator 350 via the electric motor 330. The torque resistance of the electric generator 350 on the electric motor can vary depending on the load applied to the generator from the load source 500 and the battery charging system 600. The speed of the motor 330 may be selectively controlled by the function control 310 to optimize the speed for the load applied to the generator 350.

[0050] Выходная электрическая мощность электрогенератора 350 направляется частично подсистемой 400 распределения на систему 600 зарядки аккумуляторов. Подсистема 610 индуктора и подсистема 630 выпрямителя системы 600 зарядки аккумуляторов работают совместно, предпочтительно под управлением блока 310 управления функцией, для подзарядки второй подсистемы 120 аккумуляторов во время первой рабочей фазы. Первая рабочая фаза может автоматически заканчиваться по истечении установленного времени после обнаружения установленного уровня разряда первой подсистемы 110 аккумуляторов или после установленного уровня подзарядки второй подсистемы 120 аккумуляторов. [0050] The output electrical power of the generator 350 is sent in part by the distribution subsystem 400 to the battery charging system 600. The inductor subsystem 610 and the rectifier subsystem 630 of the battery charging system 600 work together, preferably under the control of the function control unit 310, to recharge the second battery subsystem 120 during the first operating phase. The first operating phase may automatically end after a set time after detecting the set level of discharge of the first subsystem 110 batteries or after the set level of recharging the second subsystem 120 batteries.

[0051] За окончанием первой рабочей фазы следует сразу же введение второй рабочей фазы, в течение которой блок 310 управления функцией предписывает системе 200 коммутации: заменить вторую подсистему 120 аккумуляторов на первую подсистему 110 аккумуляторов, заменить третью подсистему 130 аккумуляторов на вторую подсистему 120 аккумуляторов и заменить первую подсистему 110 аккумуляторов на третью подсистему 130 аккумуляторов. Другими словами, во время второй рабочей фазы, вторая подсистема 120 аккумуляторов используется для питания, третья подсистема 130 аккумуляторов подзаряжается, и первая подсистема 110 аккумуляторов отсоединена от схем питания и подзарядки. Во время третьей рабочей фазы, третья подсистема 130 аккумуляторов питает систему, первая подсистема 110 аккумуляторов подзаряжается, и вторая подсистема 120 аккумуляторов отключена. Ротация первой, второй и третьей рабочих фаз может повторяться для обеспечения бесперебойной подачи мощности на источник 500 нагрузки. [0051] The end of the first operating phase is immediately followed by the introduction of the second operating phase, during which the function control unit 310 instructs the switching system 200 to: replace the second battery subsystem 120 with the first battery subsystem 110, replace the third battery subsystem 130 with the second battery subsystem 120, and to replace the first battery subsystem 110 with the third battery subsystem 130. In other words, during the second operating phase, the second battery subsystem 120 is used for power, the third battery subsystem 130 is being recharged, and the first battery subsystem 110 is disconnected from the power and recharge circuits. During the third operating phase, the third battery subsystem 130 powers the system, the first battery subsystem 110 is recharged, and the second battery subsystem 120 is turned off. The rotation of the first, second, and third operating phases may be repeated to ensure uninterrupted power supply to the load source 500.

[0052] Альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг. 4, в котором одинаковые ссылочные позиции относятся к подобным элементам, которые работают аналогично тем, которые описаны в связи с другими вариантами осуществления. Система 300 генерации мощности может быть соединена через сетевой инвертор 370 с системой 400 распределения АС мощности для питания источника 500 нагрузки. Система 300 генерации мощности также может быть соединена с системой 100 DC аккумуляторов и источника бесперебойного питания (UPS) через систему 700 выпрямителя/индуктора. Система 100 аккумуляторов/UPS может избирательно подавать питание в систему 300 генерации мощности через систему 700 выпрямителя/индуктора. Подсистема 200 коммутации может управлять переключением системы 100 аккумуляторов/UPS в общую цепь и из общей цепи для приема мощности подзарядки от системы 600 зарядки аккумуляторов, которая соединена с системой 400 распределения мощности, для завершения цепи. [0052] An alternative embodiment of the present invention is shown in FIG. 4, in which like reference numerals refer to like elements that operate similarly to those described in connection with other embodiments. Power generation system 300 may be connected via grid inverter 370 to AC power distribution system 400 to power load source 500 . Power generation system 300 may also be connected to DC battery and uninterruptible power supply (UPS) system 100 via rectifier/inductor system 700. Battery/UPS system 100 may selectively supply power to power generation system 300 via rectifier/inductor system 700. The switching subsystem 200 may control the switching of the battery/UPS system 100 in and out of the common circuit to receive recharge power from the battery charging system 600, which is connected to the power distribution system 400, to complete the circuit.

[0053] С продолжающейся ссылкой на фиг. 4, вся система может быть инициирована для генерации мощности путем соединения системы 100 аккумуляторов/UPS с системой 700 выпрямителя/индуктора под управлением системы 200 коммутации. DC мощность может поступать от системы 100 аккумуляторов/UPS через индуктор 710, прерыватель 720 цепи и выпрямитель 730. DC мощность от выпрямителя 730 подается на систему 300 генерации мощности. Подсистема 310 управления функцией прикладывает DC мощность от выпрямителя 730 к подсистеме 330 DC электродвигателя. В свою очередь, DC двигатель приводит в действие DC генератор 380. [0053] With continued reference to FIG. 4, the entire system can be initiated to generate power by connecting the battery/UPS system 100 to the rectifier/inductor system 700 under the control of the switching system 200. DC power may be supplied from battery/UPS system 100 via inductor 710, circuit breaker 720, and rectifier 730. DC power from rectifier 730 is supplied to power generation system 300. Function control subsystem 310 applies DC power from rectifier 730 to motor DC subsystem 330. In turn, the DC motor drives the DC generator 380.

[0054] Электродвигатель 330 функционально соединен с электрогенератором 350. Подсистема 310 управления функцией может управлять скоростью подсистемы 330 электродвигателя. Система 300 генерации мощности также может включать в себя подсистему 360 охлаждения, управляемую подсистемой 310 управления функцией. Подсистема 360 охлаждения может находиться в рабочем контакте с какими-либо и/или всеми генерирующими тепло компонентами системы в целом, такими как подсистема 310 управления функцией, подсистема 330 электродвигателя и DC генератор 380. Подсистема 360 охлаждения может поддерживать элементы системы в диапазонах оптимальных рабочих температур способом, известным специалистам в данной области техники. [0054] Motor 330 is operatively coupled to electric generator 350. Function control subsystem 310 may control the speed of motor subsystem 330. The power generation system 300 may also include a cooling subsystem 360 controlled by a function control subsystem 310 . Cooling subsystem 360 may be in operative contact with any and/or all heat generating components of the overall system, such as function control subsystem 310, electric motor subsystem 330, and DC generator 380. Cooling subsystem 360 may maintain system elements within optimum operating temperature ranges. in a manner known to those skilled in the art.

[0055] Подсистема 320 конденсаторов может быть электрически связана с подсистемой 310 функции управления. Подсистема 320 конденсаторов может включать в себя множество конденсаторов, соединенных параллельно друг с другом. Подсистема 320 конденсаторов может быть использована для управления и коррекции характеристик системы, таких как лаг коэффициента мощности и фазовый сдвиг. Подсистема 320 конденсаторов может также увеличивать накопленную энергию и улучшить стабилизацию синусоидального колебания, генерируемого процессором в подсистеме 310 управления функцией. [0055] Capacitor subsystem 320 may be electrically coupled to control function subsystem 310. Capacitor subsystem 320 may include a plurality of capacitors connected in parallel with each other. Capacitor subsystem 320 may be used to control and correct system characteristics such as power factor lag and phase shift. The capacitor subsystem 320 may also increase the stored energy and improve the stabilization of the sine wave generated by the processor in the function control subsystem 310 .

[0056] Подсистема 310 управления функцией может включать в себя цифровой процессор, цифровые компоненты памяти и управляющее программирование, которое необходимо для работы всей системы способом, описанным в данном документе. Например, подсистема 310 управления функцией может включать в себя программирование, которое управляет компонентами системы для последовательности запуска, последовательности остановки, мониторинга вибрации, мониторинга перегрева и дистанционного мониторинга. Подсистема 310 управления функцией может также включать в себя или соединяться с одним или более компонентами мониторинга параметров, которые обеспечивают данные системы. Такие данные могут включать в себя, но без ограничения: уровень и емкость заряда аккумулятора, силу тока аккумулятора, напряжение аккумулятора, время использования аккумулятора, время заряда аккумулятора, текущее время, температуры элементов системы, вибрацию, нагрузку источника, крутящий момент электродвигателя, скорость вращения электродвигателя, крутящий момент электрогенератора, скорость вращения электрогенератора, нагрузку системы зарядки аккумуляторов, настройки выпрямителя и настройки индуктора. [0056] Function control subsystem 310 may include a digital processor, digital memory components, and control programming that is necessary to operate the entire system in the manner described herein. For example, function control subsystem 310 may include programming that controls system components for start sequence, stop sequence, vibration monitoring, overheating monitoring, and remote monitoring. Function control subsystem 310 may also include or be connected to one or more parameter monitoring components that provide system data. Such data may include, but is not limited to: battery charge level and capacity, battery current, battery voltage, battery usage time, battery charge time, current time, system component temperatures, vibration, source load, motor torque, rotation speed motor, generator torque, generator speed, battery charging system load, rectifier settings and inductor settings.

[0057] В предпочтительном варианте осуществления, DC генератор 380 может выводить 10 кВт мощности с относительно низкими требованиями к крутящему моменту на низких скоростях вращения (rpm). Например, DC генератор 380 может потребовать 5 футо-фунтов крутящего момента на 1 кВт выходной мощности. Выходная DC мощность от DC генератора 380 может предоставляться на сетевой (например, 10 кВт) инвертор 370, требующий для работы напряжение переменного тока (АС) 220 В. В свою очередь, АС мощность от сетевого инвертора 370 может оперативно предоставляться в локальную или национальную энергосеть, локальные выводы питания и систему 400 распределения мощности. Любая избыточная мощность может подаваться от сетевого инвертора 370 в национальную энергосеть для питания нагрузок, соединенных с сетью, таких как домашние стенные розетки 410. Эта избыточная мощность, подаваемая в национальную энергосеть, может продаваться энергетической компании или торговаться в кредит. [0057] In a preferred embodiment, the DC generator 380 can output 10 kW of power with relatively low torque requirements at low rotational speeds (rpm). For example, a DC generator 380 may require 5 foot-pounds of torque per kW of power output. The DC power output from the DC generator 380 can be provided to a grid (for example, 10 kW) inverter 370 requiring 220 V alternating current (AC) voltage to operate. , local power outlets, and power distribution system 400. Any surplus power may be fed from the grid inverter 370 to the national grid to power loads connected to the grid, such as household wall outlets 410. This surplus power fed into the national grid may be sold to a power company or traded on credit.

[0058] Как отмечено выше, система 400 распределения мощность может быть соединена с системой 600 зарядки аккумуляторов, включающей в себя выпрямитель. Система распределения мощности может быть соединена с национальной энергосетью для доставки мощности в дома, в том числе к стенным розеткам 410 и т.п. DC мощность от системы 600 зарядки аккумуляторов может быть использована для того, чтобы поддерживать систему 100 аккумуляторов/UPS полностью заряженной. Избыточная мощность, не требуемая для подзарядки, может быть направлена на систему 700 выпрямителя/индуктора, чтобы использоваться для питания DC двигателя 330. Когда система 100 аккумуляторов/UPS находится в полностью заряженном состоянии, вся мощность для приведения в движение DC двигателя 330 может обеспечиваться системой 600 зарядки аккумуляторов. Таким образом, система 100 аккумуляторов/UPS может функционировать в качестве активатора тока в противоположность поставщику тока. В варианте осуществления, подсистема 650 контроллера заряда аккумуляторов (не показана) может связывать подсистему 400 распределения мощности и систему 100 электрических аккумуляторов. [0058] As noted above, the power distribution system 400 may be coupled to a battery charging system 600 including a rectifier. The power distribution system may be connected to the national power grid to deliver power to homes, including wall outlets 410 and the like. The DC power from the battery charging system 600 can be used to keep the battery/UPS system 100 fully charged. Excess power not required for recharging may be directed to the rectifier/inductor system 700 to be used to power the DC motor 330. When the battery/UPS system 100 is in a fully charged state, all power to drive the DC motor 330 may be provided by the system. 600 battery charging. Thus, the battery/UPS system 100 can function as a current activator as opposed to a current provider. In an embodiment, a battery charge controller subsystem 650 (not shown) may couple the power distribution subsystem 400 and the electric battery system 100.

[0059] Со ссылкой на фиг. 5 проиллюстрирована система, которая почти идентична той, которая показана на фиг. 4. Система по фиг. 5 отличается от системы по фиг. 4, в которой она включает в себя (например, 8 кВт) автономный инвертор 372 вместо сетевого инвертора (370, фиг.4). Автономный инвертор 372 не соединен с национальной энергосетью. Система по фиг. 5 работает таким же образом, как и система по фиг. 4, за исключением того, что нет подключения к национальной энергосети и, таким образом, не позволяет подавать питание от автономного инвертора 372 в национальную энергосеть. [0059] With reference to FIG. 5 illustrates a system which is almost identical to that shown in FIG. 4. The system of FIG. 5 differs from the system of FIG. 4, in which it includes (eg 8 kW) off-grid inverter 372 instead of the grid inverter (370, FIG. 4). Stand-alone inverter 372 is not connected to the national power grid. The system of FIG. 5 operates in the same manner as the system of FIG. 4, except that there is no connection to the national grid and thus does not allow power from the off-grid inverter 372 to be fed into the national grid.

[0060] На фиг. 6 показана система, объединяющая элементы по фиг. 4 и 5, так что включены как сетевой инвертор 370, так и автономный инвертор 372. Система по фиг. 6 может быть использована для обеспечения бесперебойного питания при сбое в национальной энергосети. Система по фиг. 6 включает в себя признак, который побуждает систему использовать сетевой инвертор 370 при функционировании национальной энергосети. Однако когда национальная энергосеть выходит из строя, система переключается на использование автономного инвертора 372 для подачи питания, тем самым отключая систему от национальной энергосети. [0060] FIG. 6 shows a system combining the elements of FIG. 4 and 5 so that both the on-grid inverter 370 and off-grid inverter 372 are included. The system of FIG. 6 can be used to provide uninterrupted power in the event of a national power failure. The system according to Fig. 6 includes a feature that causes the system to use the grid inverter 370 when the national power grid is running. However, when the national grid fails, the system switches to using the off-grid inverter 372 to supply power, thereby disconnecting the system from the national grid.

[0061] Альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг. 7, в котором одинаковые ссылочные позиции относятся к подобным элементам, которые работают аналогично тем, которые описаны в связи с другими вариантами осуществления. [0061] An alternative embodiment of the present invention is shown in FIG. 7, in which like reference numerals refer to like elements that operate similarly to those described in connection with other embodiments.

[0062] Система 100 DC аккумуляторов соединена с подсистемой 200 коммутации через проводники 150, 152 и 156. Система 200 коммутации, в свою очередь, соединена с системой 400 распределения АС мощности через DC/АС инвертор 640. Система 400 распределения АС мощности соединена как с источником 500 нагрузки, так и с системой 300 генерации мощности. Система 300 генерации мощности, в свою очередь, соединена с системой 200 коммутации через подсистему 650 контроллера заряда аккумуляторов. [0062] DC battery system 100 is connected to switching subsystem 200 via conductors 150, 152, and 156. Switching system 200 is in turn connected to AC power distribution system 400 via DC/AC inverter 640. AC power distribution system 400 is connected to both load source 500 and power generation system 300. The power generation system 300 is in turn connected to the switching system 200 via a battery charge controller subsystem 650 .

[0063] В частности, первые положительные полюса первой, второй и третьей подсистем 110, 120 и 130 аккумуляторов системы 100 DC аккумуляторов могут быть электрически соединены с подсистемой 200 коммутации через проводники 150, 152 и 156, соответственно. В свою очередь, подсистема 200 коммутации может быть электрически соединена посредством проводника положительной полярности через точку А с подсистемой 650 контроллера заряда аккумуляторов и посредством проводника положительной полярности через точку С с DC/АС инвертором 640. Отрицательные полюса первой, второй и третьей подсистем 110, 120 и 130 аккумуляторов могут быть электрически соединены с подсистемой 650 контроллера заряда аккумуляторов и DC/АС инвертором 640 посредством проводника 154 через точку B. [0063] In particular, the first positive poles of the first, second, and third battery subsystems 110, 120, and 130 of the DC battery system 100 may be electrically connected to the switching subsystem 200 via conductors 150, 152, and 156, respectively. In turn, the switching subsystem 200 can be electrically connected via a positive polarity conductor through point A to the battery charge controller subsystem 650 and through a positive polarity conductor through point C to the DC/AC inverter 640. The negative poles of the first, second and third subsystems 110, 120 and 130 batteries may be electrically connected to the battery charge controller subsystem 650 and DC/AC inverter 640 via conductor 154 through point B.

[0064] В общем случае, контроллер заряда аккумуляторов ограничивает скорость, с которой электрический ток подается в электрические аккумуляторы или извлекается из электрических аккумуляторов. В этом применении, подсистема 650 контроллера заряда аккумуляторов останавливает зарядку аккумуляторов в подсистеме 100 электрических аккумуляторов, когда аккумуляторы превышают предопределенный и установленный высокий уровень напряжения, и повторно обеспечивает зарядку, когда напряжение аккумулятора падает ниже предопределенного уровня. [0064] In general, a battery charge controller limits the rate at which electric current is supplied to or drawn from electric batteries. In this application, the battery charge controller subsystem 650 stops charging the batteries in the electric battery subsystem 100 when the batteries exceed a predetermined and set high voltage level, and re-charges when the battery voltage drops below a predetermined level.

[0065] В одном варианте осуществления, подсистема 650 контроллера заряда аккумуляторов включает в себя технологии широтно-импульсной модуляции (PWM) и трекера точки максимальной мощности (MPPT), регулируя скорости зарядки в зависимости от уровня аккумулятора, чтобы обеспечить зарядку ближе к максимальной емкости аккумулятора. [0065] In one embodiment, battery charge controller subsystem 650 includes pulse-width modulation (PWM) and maximum power point tracker (MPPT) technologies, adjusting charge rates based on battery level to provide charging closer to maximum battery capacity .

[0066] Подсистема 650 контроллера заряда аккумуляторов может снижать возможность чрезмерной зарядки и может защищать от перенапряжения, которые могут снижать производительность или срок службы аккумулятора и подвергать риску безопасность. Подсистема 650 контроллера заряда аккумуляторов также может предотвращать полное истощение или глубокую разрядку аккумулятора или выполнять управляемые разряды, в зависимости от технологии аккумулятора, для защиты срока службы аккумулятора. В варианте осуществления, подсистема 650 контроллера заряда аккумуляторов прикладывает необходимую нагрузку или потребление на подсистеме 380 электрогенератора для обеспечения подзарядки подсистемы 100 электрического аккумулятора в течение предопределенного периода времени. В варианте осуществления, подсистема 650 контроллера заряда аккумуляторов прикладывает необходимую нагрузку или потребление на подсистеме 380 электрогенератора, чтобы гарантировать, что подсистема 100 электрических аккумуляторов получает требуемое напряжение и силу тока с предопределенной скоростью. [0066] The battery charge controller subsystem 650 can reduce the possibility of overcharging and can protect against overvoltages that can reduce battery performance or life and compromise safety. The battery charge controller subsystem 650 may also prevent full depletion or deep discharge of the battery, or perform controlled discharges, depending on the battery technology, to protect battery life. In an embodiment, the battery charge controller subsystem 650 applies the necessary load or draw to the electric generator subsystem 380 to ensure that the electric battery subsystem 100 is recharged for a predetermined period of time. In an embodiment, the battery charge controller subsystem 650 applies the necessary load or demand on the electric generator subsystem 380 to ensure that the electric battery subsystem 100 is receiving the required voltage and current at a predetermined rate.

[0067] Подсистема 200 коммутации может управлять переключением системы 100 DC аккумуляторов в общую цепь и из общей цепи для приема мощности подзарядки посредством подсистемы 650 контроллера заряда аккумуляторов, которая соединена с системой 300 генерации мощности для завершения цепи. [0067] The switching subsystem 200 can control the switching of the DC battery system 100 into and out of the common circuit to receive recharging power via the battery charge controller subsystem 650, which is connected to the power generation system 300 to complete the circuit.

[0068] С продолжающейся ссылкой на фиг. 7, общая система может быть инициирована для генерации мощности посредством подключения системы 100 DC аккумуляторов к DC/AC инвертору 640 посредством и под управлением системы 200 коммутации. DC мощность может поступать от системы 100 DC аккумуляторов через подсистему 200 коммутации DC/AC инвертора 640 в систему 400 распределения АС мощности. [0068] With continued reference to FIG. 7, the overall system can be initiated to generate power by connecting the DC battery system 100 to the DC/AC inverter 640 through and under the control of the switching system 200. DC power can be supplied from DC battery system 100 via DC/AC switching subsystem 200 of inverter 640 to AC power distribution system 400.

[0069] АС мощность от системы 400 распределения АС мощности подается в систему 300 генерации мощности и источник 500 нагрузки. Подсистема 310 управления функцией прикладывает DC мощность от выпрямителя 630, который соединен с системой 400 распределения АС мощности, к подсистеме 330 DC электродвигателя. [0069] AC power from AC power distribution system 400 is supplied to power generation system 300 and load source 500 . Function control subsystem 310 applies DC power from rectifier 630, which is connected to AC power distribution system 400, to motor DC subsystem 330.

[0070] АС мощность из 400 подается на 300 через 630. DC мощность из 630 подается на 330 через 310. В свою очередь, DC двигатель 330 приводит в действие DC электрогенератор 380. Как отмечено выше, система 400 распределения мощности может быть соединена с системой 300 генерации мощности, включающей в себя подсистему 630 выпрямителя. [0070] AC power from 400 is supplied to 300 through 630. DC power from 630 is supplied to 330 through 310. In turn, DC motor 330 drives DC electric generator 380. As noted above, power distribution system 400 may be connected to the system 300 power generation, including a rectifier subsystem 630.

[0071] Подсистема 310 управления функцией, помимо прочего, может управлять скоростью подсистемы 330 DC электродвигателя. Скорость вращения муфты (соединителя) между DC электродвигателем 330 и АС электрогенератором 350 может изменяться при необходимости, но скорость вращения муфты является неизменной по отношению к выходной скорости DC электродвигателя 330 и АС электрогенератора 350. В варианте осуществления, DC электродвигатель 330 и АС электрогенератор 350 соединены непосредственно. [0071] The function control subsystem 310 can, among other things, control the speed of the motor DC subsystem 330. The rotation speed of the coupling (connector) between DC motor 330 and AC generator 350 can be changed as needed, but the rotation speed of the clutch is fixed with respect to the output speed of DC motor 330 and AC generator 350. In an embodiment, DC motor 330 and AC generator 350 are connected directly.

[0072] Система 300 генерации мощности также может включать в себя подсистему 360 охлаждения, управляемую подсистемой 310 управления функцией. Подсистема 360 охлаждения может находиться в операционном контакте с какими-либо и/или всеми генерирующими тепло компонентами всей системы, такими как подсистема 310 управления функцией, подсистема 330 DC электродвигателя и АС электрогенератор 380. Подсистема 360 охлаждения может поддерживать элементы системы в диапазонах оптимальных рабочих температур способом, известным специалистам в данной области техники. [0072] The power generation system 300 may also include a cooling subsystem 360 controlled by a function control subsystem 310. The cooling subsystem 360 may be in operational contact with any and/or all of the heat generating components of the overall system, such as the function control subsystem 310, the DC motor subsystem 330, and the AC power generator 380. The cooling subsystem 360 may maintain system elements within optimum operating temperature ranges. in a manner known to those skilled in the art.

[0073] Подсистема 320 конденсаторов может быть электрически связана с подсистемой 310 управления функцией. Подсистема 320 конденсаторов может включать в себя множество конденсаторов, соединенных параллельно друг с другом. Подсистема 320 конденсаторов может быть использована для управления и коррекции характеристик системы, таких как лаг коэффициента мощности и фазовый сдвиг. Подсистема 320 конденсаторов может также увеличивать накопленную энергию и улучшить стабилизацию синусоидального колебания, генерируемого процессором в подсистеме 310 управления функцией. [0073] Capacitor subsystem 320 may be electrically coupled to function control subsystem 310. Capacitor subsystem 320 may include a plurality of capacitors connected in parallel with each other. Capacitor subsystem 320 may be used to control and correct system characteristics such as power factor lag and phase shift. Capacitor subsystem 320 may also increase stored energy and improve the stabilization of the sine wave generated by the processor in function control subsystem 310 .

[0074] Подсистема 310 управления функцией может включать в себя цифровой процессор, цифровые компоненты памяти и управляющее программирование, которое необходимо для работы всей системы способом, описанным в данном документе. Например, подсистема 310 управления функцией может включать в себя программирование, которое управляет компонентами системы для последовательности запуска, последовательности остановки, мониторинга вибрации, мониторинга перегрева и дистанционного мониторинга. Подсистема 310 управления функцией может также включать в себя или соединяться с одним или более компонентами мониторинга параметров, которые обеспечивают данные системы. Такие данные могут включать в себя, но без ограничения: уровень и емкость заряда аккумулятора, силу тока аккумулятора, напряжение аккумулятора, время использования аккумулятора, время заряда аккумулятора, текущее время, температуры элементов системы, вибрацию, нагрузку источника, крутящий момент электродвигателя, скорость вращения электродвигателя, крутящий момент электрогенератора, скорость вращения электрогенератора, нагрузку системы зарядки аккумуляторов, настройки выпрямителя и настройки индуктора.[0074] Function control subsystem 310 may include a digital processor, digital memory components, and control programming that is necessary to operate the entire system in the manner described herein. For example, function control subsystem 310 may include programming that controls system components for start sequence, stop sequence, vibration monitoring, overheating monitoring, and remote monitoring. Function control subsystem 310 may also include or be connected to one or more parameter monitoring components that provide system data. Such data may include, but is not limited to: battery charge level and capacity, battery current, battery voltage, battery usage time, battery charge time, current time, system component temperatures, vibration, source load, motor torque, rotation speed motor, generator torque, generator speed, battery charging system load, rectifier settings and inductor settings.

[0075] В предпочтительном варианте осуществления, DC генератор 380 может выводить 10 кВт мощности с относительно низкими требованиями к крутящему моменту на низких скоростях вращения. Например, DC генератор 380 может потребовать 5 футо-фунтов крутящего момента на 1 кВт выходной мощности. [0075] In a preferred embodiment, DC generator 380 can output 10 kW of power with relatively low torque requirements at low rotational speeds. For example, a DC generator 380 may require 5 foot-pounds of torque per kW of power output.

[0076] Как только общая система включена и генерирует мощность, DC/AC инвертор 640 может обеспечивать все требования по току для источника 500 нагрузки, соединенного с системой 400 распределения мощности, а также обеспечивать ток, необходимый для питания подсистемы 330 DC электродвигателя. В некоторых вариантах осуществления, инвертор 640 может выключать DC электродвигатель 330, так что система питается от подсистемы 100 аккумуляторов. Когда подсистема 100 аккумуляторов разряжается до предопределенного уровня, инвертор 640 перезапускает DC электродвигатель 330. [0076] Once the overall system is turned on and generating power, the DC/AC inverter 640 can provide all current requirements for the load source 500 connected to the power distribution system 400, as well as provide the current required to power the motor DC subsystem 330. In some embodiments, inverter 640 may turn off DC motor 330 so that the system is powered by battery subsystem 100. When battery subsystem 100 is discharged to a predetermined level, inverter 640 restarts DC motor 330.

[0077] DC мощность, текущая от системы 300 генерации мощности через подсистему 650 контроллера заряда аккумуляторов, может быть использована для поддержания системы 100 DC аккумуляторов полностью заряженной. [0077] The DC power flowing from the power generation system 300 through the battery charge controller subsystem 650 can be used to keep the DC battery system 100 fully charged.

[0078] Избыточная мощность, не требуемая для подзарядки, может быть направлена на подсистему 640 инвертора, подсистему 400 распределения мощности, подсистему 630 выпрямителя и блок 310 управления электрической функцией, чтобы использоваться для питания DC двигателя 330. [0078] Excess power not required for recharging may be directed to inverter subsystem 640, power distribution subsystem 400, rectifier subsystem 630, and electrical function control unit 310 to be used to power DC motor 330.

[0079] Когда система 100 DC аккумуляторов находится в полностью заряженном состоянии, вся мощность для приведения в движение DC двигателя 330 может подаваться системой 600 зарядки аккумуляторов. Таким образом, система 100 DC аккумуляторов может функционировать как активатор тока, в отличие от поставщика тока. [0079] When the DC battery system 100 is in a fully charged state, all of the power to drive the DC motor 330 can be supplied by the battery charging system 600. Thus, the DC battery system 100 can function as a current activator as opposed to a current supplier.

[0080] Альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг. 8, на которой одинаковые ссылочные позиции относятся к подобным элементам, которые работают аналогично тем, которые описаны в связи с другими вариантами осуществления. [0080] An alternative embodiment of the present invention is shown in FIG. 8, in which like reference numerals refer to like elements that operate similarly to those described in connection with other embodiments.

[0081] Система 100 DC аккумуляторов соединена с подсистемой 200 коммутации через проводники 150, 152 и 156. Система 200 коммутации, в свою очередь, соединена с первой системой 410 распределения АС мощности и второй системой 420 распределения АС мощности через DC/AC инвертор 640. Первая система 410 распределения АС мощности соединена как с источником 500 нагрузки, так и с системой 300 генерации мощности. Система 300 генерации мощности соединена со второй системой 420 распределения АС мощности. Система 300 генерации мощности содержит подсистему выпрямителя, принимающую АС мощность от первой подсистемы распределения АС мощности. Система 300 генерации мощности также содержит подсистему 310 управления функцией, DC электродвигатель 330 и АС генератор 350, все из которых более подробно рассмотрены ниже. [0081] DC battery system 100 is connected to switching subsystem 200 via conductors 150, 152, and 156. Switching system 200 is in turn connected to first AC power distribution system 410 and second AC power distribution system 420 via DC/AC inverter 640. The first AC power distribution system 410 is connected to both the load source 500 and the power generation system 300 . The power generation system 300 is connected to the second AC power distribution system 420. The power generation system 300 includes a rectifier subsystem receiving AC power from the first AC power distribution subsystem. The power generation system 300 also includes a function control subsystem 310, a DC motor 330, and an AC generator 350, all of which are discussed in more detail below.

[0082] В частности, первые положительные полюса первой, второй и третьей подсистем 110, 120 и 130 аккумуляторов системы 100 DC аккумуляторов могут быть электрически соединены с подсистемой 200 коммутации посредством проводников 150, 152 и 156 соответственно. В свою очередь, подсистема 200 коммутации может быть электрически соединена посредством проводника положительной полярности через точку А с подсистемой 310 управления функцией и посредством проводника положительной полярности через точку С с DC/AC инвертором 640. Отрицательные полюса первой, второй и третьей подсистем 110, 120 и 130 аккумуляторов могут быть электрически соединены с подсистемой 310 управления функцией и DC/AC инвертором 640 посредством проводника 154 через точку B. [0082] In particular, the first positive poles of the first, second, and third battery subsystems 110, 120, and 130 of the DC battery system 100 may be electrically connected to the switching subsystem 200 via conductors 150, 152, and 156, respectively. In turn, the switching subsystem 200 may be electrically connected via a positive polarity conductor through point A to the function control subsystem 310, and via a positive polarity conductor through point C to the DC/AC inverter 640. The negative poles of the first, second and third subsystems 110, 120 and The 130 batteries may be electrically connected to the function control subsystem 310 and the DC/AC inverter 640 via a conductor 154 through point B.

[0083] Подсистема 200 коммутации может управлять переключением системы 100 DC аккумуляторов в общую цепь и из общей цепи для приема энергии подзарядки через подсистему 310 управления подзарядкой, которая является частью системы 300 генерации мощности, для завершения цепи. [0083] The switching subsystem 200 can control the switching of the DC battery system 100 into and out of the common circuit to receive recharge power through the recharge control subsystem 310, which is part of the power generation system 300, to complete the circuit.

[0084] С продолжающейся ссылкой на фиг. 8, вся система может быть инициирована для генерации мощности путем подключения системы 100 DC аккумуляторов к DC/AC инвертору 640 посредством и под управлением системы 200 коммутации. В свою очередь, АС электрическая мощность от инвертора 640 может проходить в первую подсистему 410 распределения АС мощности. [0084] With continued reference to FIG. 8, the entire system can be initiated to generate power by connecting the DC battery system 100 to the DC/AC inverter 640 through and under the control of the switching system 200. In turn, the AC electrical power from the inverter 640 may pass to the first AC power distribution subsystem 410.

[0085] Первая часть АС мощности от первой системы 410 распределения АС мощности подается на источник 500 нагрузки, а вторая часть АС мощности подается на выпрямитель 630, который является частью системы 300 генерации мощности. [0085] The first part of the AC power from the first AC power distribution system 410 is supplied to the load source 500, and the second part of the AC power is supplied to the rectifier 630, which is part of the power generation system 300.

[0086] Подсистема 310 управления функцией прикладывает DC мощность от выпрямителя 630 к подсистеме 330 DC электродвигателя. В свою очередь, DC двигатель 330 приводит в действие АС электрогенератор 350. АС электрическая мощность от АС генератора 350 затем поступает во вторую систему 420 распределения АС мощности и, в свою очередь, на инвертор 640 для завершения цепи. [0086] Function control subsystem 310 applies DC power from rectifier 630 to motor DC subsystem 330. In turn, the DC motor 330 drives the AC power generator 350. The AC electrical power from the AC generator 350 is then supplied to the second AC power distribution system 420 and in turn to the inverter 640 to complete the circuit.

[0087] Подсистема 310 управления функцией, помимо прочего, может управлять скоростью подсистемы 330 DC электродвигателя, при этом скорость вращения муфты между DC двигателем 330 тока и АС электрогенератором 350 может варьироваться по мере необходимости, но скорость вращения муфты является неизменной по отношению к выходной скорости DC электродвигателя 330 и АС электрогенератора 350. В варианте осуществления, DC электродвигатель 330 и АС электрогенератор 350 соединены непосредственно. [0087] The function control subsystem 310 can, among other things, control the speed of the DC motor subsystem 330, wherein the rotation speed of the clutch between the DC motor 330 and the AC generator 350 can vary as needed, but the rotation speed of the clutch is fixed with respect to the output speed. DC motor 330 and AC power generator 350. In an embodiment, DC motor 330 and AC power generator 350 are connected directly.

[0088] Система 300 генерации мощности также может включать в себя подсистему 360 охлаждения, управляемую подсистемой 310 управления функцией. Подсистема 360 охлаждения может находиться в операционном контакте с какими-либо и/или всеми генерирующими тепло компонентами всей системы, такими как подсистема 310 управления функцией, подсистема 330 DC электродвигателя и АС электрогенератор 350. Подсистема 360 охлаждения может поддерживать элементы системы в диапазонах оптимальных рабочих температур способом, известным специалистам в данной области техники. [0088] The power generation system 300 may also include a cooling subsystem 360 controlled by a function control subsystem 310. The cooling subsystem 360 may be in operational contact with any and/or all of the heat generating components of the overall system, such as the function control subsystem 310, the DC motor subsystem 330, and the AC power generator 350. The cooling subsystem 360 may maintain system elements within optimum operating temperature ranges. in a manner known to those skilled in the art.

[0089] Подсистема 320 конденсаторов может быть электрически соединена с подсистемой 310 управления функцией. Подсистема 320 конденсаторов может включать в себя множество конденсаторов, соединенных параллельно друг с другом. Подсистема 320 конденсаторов может быть использована для управления и коррекции характеристик системы, таких как лаг коэффициента мощности и фазовый сдвиг. Подсистема 320 конденсаторов может также увеличивать накопленную энергию и улучшать стабилизацию синусоидального колебания, генерируемого процессором в подсистеме 310 управления функцией. [0089] Capacitor subsystem 320 may be electrically coupled to function control subsystem 310. Capacitor subsystem 320 may include a plurality of capacitors connected in parallel with each other. Capacitor subsystem 320 may be used to control and correct system characteristics such as power factor lag and phase shift. The capacitor subsystem 320 may also increase stored energy and improve the stabilization of the sine wave generated by the processor in the function control subsystem 310 .

[0090] Подсистема 310 управления функцией может включать в себя цифровой процессор, цифровые компоненты памяти и управляющее программирование, которое необходимо для работы всей системы способом, описанным в данном документе. Например, подсистема 310 управления функцией может включать в себя программирование, которое управляет компонентами системы для последовательности запуска, последовательности остановки, мониторинга вибрации, мониторинга перегрева и дистанционного мониторинга. Подсистема 310 управления функцией может также включать в себя или соединяться с одним или более компонентами мониторинга параметров, которые обеспечивают данные системы. Такие данные могут включать в себя, но без ограничения: уровень и емкость заряда аккумулятора, силу тока аккумулятора, напряжение аккумулятора, время использования аккумулятора, время заряда аккумулятора, текущее время, температуры элементов системы, вибрацию, нагрузку источника, крутящий момент электродвигателя, скорость вращения электродвигателя, крутящий момент электрогенератора, скорость вращения электрогенератора, нагрузку системы зарядки аккумуляторов, настройки выпрямителя и настройки индуктора.[0090] Function control subsystem 310 may include a digital processor, digital memory components, and control programming that is necessary to operate the entire system in the manner described herein. For example, function control subsystem 310 may include programming that controls system components for start sequence, stop sequence, vibration monitoring, overheating monitoring, and remote monitoring. Function control subsystem 310 may also include or be connected to one or more parameter monitoring components that provide system data. Such data may include, but is not limited to: battery charge level and capacity, battery current, battery voltage, battery usage time, battery charge time, current time, system component temperatures, vibration, source load, motor torque, rotation speed motor, generator torque, generator speed, battery charging system load, rectifier settings and inductor settings.

[0091] В предпочтительном варианте осуществления, DC генератор 380 может выводить 10 кВт мощности с относительно низкими требованиями к крутящему моменту на низких скоростях вращения. Например, DC генератор 380 может потребовать 5 футо-фунтов крутящего момента на 1 кВт выходной мощности. [0091] In a preferred embodiment, DC generator 380 can output 10 kW of power with relatively low torque requirements at low rotational speeds. For example, a DC generator 380 may require 5 foot-pounds of torque per kW of power output.

[0092] Как только общая система включена и генерирует мощность, DC/AC инвертор 640 может обеспечивать все требования по току для источника 500 нагрузки, соединенного с системой 400 распределения мощности, а также обеспечивать ток, необходимый для питания подсистемы 300 генерации мощности и, в частности, подсистемы 330 DC электродвигателя. В некоторых вариантах осуществления, инвертор 640 может выключать DC электродвигатель 330, так что система питается от подсистемы 100 аккумуляторов. Когда подсистема 100 аккумуляторов разряжается до предопределенного уровня, инвертор 640 перезапускает DC электродвигатель 330. [0092] Once the overall system is turned on and generating power, the DC/AC inverter 640 can provide all current requirements for the load source 500 connected to the power distribution system 400, as well as provide the current needed to power the power generation subsystem 300 and, in in particular, subsystem 330 DC electric motor. In some embodiments, inverter 640 may turn off DC motor 330 so that the system is powered by battery subsystem 100. When battery subsystem 100 is discharged to a predetermined level, inverter 640 restarts DC motor 330.

[0093] DC мощность, текущая от системы 300 генерации мощности через подсистему 650 контроллера заряда аккумуляторов, может быть использована для поддержания системы 100 DC аккумуляторов полностью заряженной. [0093] The DC power flowing from the power generation system 300 through the battery charge controller subsystem 650 can be used to keep the DC battery system 100 fully charged.

[0094] В этом варианте осуществления, по сравнению с показанным на фиг. 7, DC генератор 380 заменяется АС генератором 350. Это обеспечивает подачу АС тока непосредственно на вторую панель 420 распределения мощности и прикладывает АС мощность непосредственно к DC/AC инверторам, что, в свою очередь, будет иметь то же самое воздействие на инверторы, как это было бы при соединении с энергосетью. Датчики в инверторе детектируют АС мощность и позволяют ей поступать через них непосредственно на первую панель 410 распределения мощности. Кроме того, при использовании АС генератора больше не требуется подсистема 650 контроллера заряда аккумуляторов, поскольку система будет использовать контроллер заряда, содержащийся в инверторе. [0094] In this embodiment, compared to that shown in FIG. 7, the DC generator 380 is replaced by an AC generator 350. This supplies AC current directly to the second power distribution panel 420 and applies AC power directly to the DC/AC inverters, which in turn will have the same effect on the inverters as this would be when connected to the power grid. Sensors in the inverter detect the AC power and allow it to flow through them directly to the first power distribution panel 410 . In addition, when using an AC generator, the battery charge controller subsystem 650 is no longer required, as the system will use the charge controller contained in the inverter.

[0095] Альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг. 9, в котором одинаковые ссылочные позиции относятся к подобным элементам, которые работают аналогично тем, которые описаны в связи с другими вариантами осуществления. [0095] An alternative embodiment of the present invention is shown in FIG. 9, in which like reference numerals refer to like elements that operate similarly to those described in connection with other embodiments.

[0096] Система 300 генерации DC мощности может быть подключена через сетевой инвертор 370 к системе 400 распределения АС мощности для питания источника 500 нагрузки. Система 300 генерации DC мощности также может быть соединена с системой 100 DC аккумуляторов через систему 700 выпрямителя/индуктора. Система 100 аккумуляторов/UPS может избирательно подавать питание на систему 300 генерации мощности через систему 700 выпрямителя/индуктора. Подсистема 200 коммутации может управлять переключением аккумуляторов 100 в общую цепь и из общей цепи для приема мощности подзарядки от подсистемы 650 контроллера заряда аккумуляторов, которая соединена с DC генератором 380, для завершения цепи. [0096] DC power generation system 300 may be connected via grid inverter 370 to AC power distribution system 400 to power load source 500. DC power generation system 300 may also be coupled to DC battery system 100 via rectifier/inductor system 700. The battery/UPS system 100 may selectively supply power to the power generation system 300 via the rectifier/inductor system 700. The switching subsystem 200 may control the switching of the batteries 100 into and out of the common circuit to receive recharging power from the battery charge controller subsystem 650, which is connected to the DC generator 380, to complete the circuit.

[0097] С продолжающейся ссылкой на фиг. 9, вся система может быть инициирована для генерации мощности путем соединения аккумуляторов 100 с системой 700 выпрямителя/индуктора под управлением системы 200 коммутации. DC мощность может поступать от системы 100 аккумуляторов/UPS через выпрямитель 730 и прерыватель 720 цепи. DC мощность от выпрямителя 730 подается в систему 300 генерации мощности. Подсистема 310 управления функцией прикладывает DC мощность от выпрямителя 730 к подсистеме 330 DC электродвигателя. В свою очередь, DC электродвигатель приводит в движение DC электрогенератор 380. Скорость вращения муфты между DC двигателем 330 и АС электрогенератором 350 может варьироваться по мере необходимости, но скорость вращения муфты является неизменной по отношению к выходной скорости DC электродвигателя 330 и AC электрогенератора 350. В варианте осуществления, DC электродвигатель 330 и АС электрогенератор 350 соединены непосредственно. [0097] With continued reference to FIG. 9, the entire system can be initiated to generate power by connecting the batteries 100 to the rectifier/inductor system 700 under the control of the switching system 200. DC power can be supplied from the battery/UPS system 100 through the rectifier 730 and circuit breaker 720. DC power from the rectifier 730 is supplied to the power generation system 300 . Function control subsystem 310 applies DC power from rectifier 730 to motor DC subsystem 330. In turn, the DC motor drives the DC power generator 380. The speed of the clutch between the DC motor 330 and the AC power generator 350 can vary as needed, but the speed of the clutch is fixed with respect to the output speed of the DC motor 330 and the AC power generator 350. V embodiment, the DC motor 330 and the AC power generator 350 are connected directly.

[0098] Подсистема 310 управления функцией может управлять скоростью подсистемы 3330 электродвигателя. Система 300 генерации мощности может также включать в себя подсистему 360 охлаждения, управляемую подсистемой 310 управления функцией. Подсистема 360 охлаждения может находиться в операционном контакте с какими-либо и/или всеми генерирующими тепло компонентами всей системы, такими как подсистема 310 управления функцией, подсистема 330 электродвигателя, коробка 340 передач и DC электрогенератор 380. Подсистема 360 охлаждения может поддерживать элементы системы в диапазонах оптимальных рабочих температур способом, известным специалистам в данной области техники. [0098] The function control subsystem 310 can control the speed of the motor subsystem 3330. The power generation system 300 may also include a cooling subsystem 360 controlled by a function control subsystem 310 . The cooling subsystem 360 may be in operational contact with any and/or all of the heat generating components of the entire system, such as the function control subsystem 310, the electric motor subsystem 330, the gearbox 340, and the DC electric generator 380. The cooling subsystem 360 may maintain system elements within ranges optimal operating temperatures in a manner known to those skilled in the art.

[0099] Подсистема 320 конденсаторов может быть электрически соединена с подсистемой 310 функции управления. Подсистема 320 конденсаторов может включать в себя множество конденсаторов, соединенных параллельно друг с другом. Подсистема 320 конденсаторов может быть использована для управления и коррекции характеристик системы, таких как лаг коэффициента мощности и фазовый сдвиг. Подсистема 320 конденсаторов может также увеличивать накопленную энергию и улучшать стабилизацию синусоидального колебания, генерируемого процессором в подсистеме 310 управления функцией. [0099] Capacitor subsystem 320 may be electrically coupled to control function subsystem 310. Capacitor subsystem 320 may include a plurality of capacitors connected in parallel with each other. Capacitor subsystem 320 may be used to control and correct system characteristics such as power factor lag and phase shift. The capacitor subsystem 320 may also increase stored energy and improve the stabilization of the sine wave generated by the processor in the function control subsystem 310.

[00100] Подсистема 310 управления функцией может включать в себя цифровой процессор, цифровые компоненты памяти и управляющее программирование, необходимое для работы всей системы способом, описанным в данном документе. Например, подсистема 310 управления функцией может включать в себя программирование, которое управляет компонентами системы для последовательности запуска, последовательности остановки, мониторинга вибрации, мониторинга перегрева и дистанционного мониторинга. Подсистема 310 управления функцией может также включать в себя или соединяться с одним или более компонентами мониторинга параметров, которые обеспечивают данные системы. Такие данные могут включать в себя, но без ограничения: уровень и емкость заряда аккумулятора, силу тока аккумулятора, напряжение аккумулятора, время использования аккумулятора, время заряда аккумулятора, текущее время, температуры элементов системы, вибрацию, нагрузку источника, крутящий момент электродвигателя, скорость вращения электродвигателя, крутящий момент электрогенератора, скорость вращения электрогенератора, нагрузку системы зарядки аккумуляторов и настройки выпрямителя.[00100] Function control subsystem 310 may include a digital processor, digital memory components, and control programming necessary to operate the entire system in the manner described herein. For example, function control subsystem 310 may include programming that controls system components for start sequence, stop sequence, vibration monitoring, overheating monitoring, and remote monitoring. Function control subsystem 310 may also include or be connected to one or more parameter monitoring components that provide system data. Such data may include, but is not limited to: battery charge level and capacity, battery current, battery voltage, battery usage time, battery charge time, current time, system component temperatures, vibration, source load, motor torque, rotation speed motor, generator torque, generator speed, battery charging system load, and rectifier settings.

[00101] В предпочтительном варианте осуществления, DC генератор 380 может выводить 10 кВт мощности с относительно низкими требованиями к крутящему моменту на низких скоростях вращения. Например, DC генератор 380 может потребовать 5 футо-фунтов крутящего момента на 1 кВт выходной мощности. [00101] In a preferred embodiment, DC generator 380 can output 10 kW of power with relatively low torque requirements at low rotational speeds. For example, a DC generator 380 may require 5 foot-pounds of torque per kW of power output.

[00102] DC мощность, выводимая из DC генератора 380, может быть обеспечена на сетевой (например, 10 кВт) инвертор 370, требующий 220 вольт АС для работы. В свою очередь, АС мощность от сетевого инвертора 370 может оперативно предоставляться в локальную или национальную энергосеть, локальные выводы питания и систему 400 распределения мощности. Как только общая система включается и генерирует мощность, сетевой инвертор 370 может обеспечивать все потребности по току для источника 500 нагрузки, соединенного с системой 400 распределения мощности, а также подавать ток, необходимый для питания подсистемы 330 DC электродвигателя через систему 400 распределения мощности и систему 700 выпрямителя/индуктора. Любая избыточная мощность может подаваться от сетевого инвертора 370 в национальную энергосеть для питания нагрузок, соединенных с сетью, таких как домашние стенные розетки 410. Эта избыточная мощность, подаваемая в национальную энергосеть, может продаваться энергетической компании или торговаться в кредит. [00102] The DC power output from the DC generator 380 can be provided to a grid (eg, 10 kW) inverter 370 requiring 220 volts AC to operate. In turn, the AC power from the grid inverter 370 can be operatively provided to the local or national power grid, local power outlets, and power distribution system 400. Once the overall system is up and generating power, the grid inverter 370 can provide all the current requirements for the load source 500 connected to the power distribution system 400, as well as supply the current needed to power the motor DC subsystem 330 through the power distribution system 400 and system 700 rectifier/inductor. Any surplus power may be fed from the grid inverter 370 to the national grid to power loads connected to the grid, such as home wall outlets 410. This surplus power fed into the national grid may be sold to a power company or traded on credit.

[00103] Как отмечено выше, система 400 распределения мощности может быть соединена с системой 600 зарядки аккумуляторов посредством системы 70 индуктора, которая включает в себя прерыватель 720 цепи и выпрямитель 730. Система распределения мощности может быть соединена с национальной энергосетью для подачи питания в дома, в том числе, на стенные розетки 410 и тому подобное. DC мощность, поступающая от DC генератора 380 через подсистему 650 контроллера заряда аккумуляторов, может быть использована для поддержания системы 100 аккумуляторов/UPS полностью заряженной. Избыточная мощность, не требуемая для подзарядки, может быть направлена в систему 700 выпрямителя/индуктора, чтобы использоваться для питания DC двигателя 330. Когда система 100 аккумуляторов/UPS находится в полностью заряженном состоянии, вся мощность для приведения в движение DC двигателя 330 может обеспечиваться системой 600 зарядки аккумуляторов. Таким образом, система 100 аккумуляторов/UPS может функционировать как активатор тока в противоположность поставщику тока. [00103] As noted above, the power distribution system 400 may be connected to the battery charging system 600 via an inductor system 70, which includes a circuit breaker 720 and a rectifier 730. The power distribution system may be connected to the national power grid to supply power to homes, including wall sockets 410 and the like. The DC power supplied from the DC generator 380 through the battery charge controller subsystem 650 can be used to keep the battery/UPS system 100 fully charged. Excess power not required for recharging may be directed to the rectifier/inductor system 700 to be used to power the DC motor 330. When the battery/UPS system 100 is in a fully charged state, all power to drive the DC motor 330 may be provided by the system. 600 battery charging. Thus, the battery/UPS system 100 can function as a current activator as opposed to a current provider.

[00104] Как будет понятно специалистам в данной области техники, изобретение может быть воплощено в других конкретных формах без отклонения от его сущности или существенных характеристик. Описанные выше элементы представлены в качестве иллюстративных примеров одного метода реализации изобретения. Специалисту в данной области техники будет понятно, что возможны многие другие реализации без отклонения от настоящего изобретения, как изложено в формуле изобретения. Например, типы, размеры и емкости аккумуляторов, электродвигателя, электрогенератора, индуктора и выпрямителя могут варьироваться без отклонения от предполагаемого объема изобретения. Соответственно, раскрытие настоящего изобретения предназначено для иллюстрации, но не ограничения объема изобретения. Предполагается, что настоящее изобретение охватывает все такие модификации и варианты изобретения, при условии, что они входят в объем прилагаемых пунктов формулы изобретения и их эквивалентов.[00104] As will be appreciated by those skilled in the art, the invention may be embodied in other specific forms without departing from its spirit or essential characteristics. The elements described above are presented as illustrative examples of one method for implementing the invention. One skilled in the art will appreciate that many other implementations are possible without departing from the present invention as set forth in the claims. For example, the types, sizes, and capacities of the batteries, electric motor, electric generator, inductor, and rectifier may vary without deviating from the intended scope of the invention. Accordingly, the disclosure of the present invention is intended to illustrate and not limit the scope of the invention. It is intended that the present invention cover all such modifications and variations of the invention, provided that they fall within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims

1. Power supply system, comprising:

subsystem of electric accumulators;

a switching subsystem associated with the electric battery subsystem;

an inverter connected to the switching subsystem and the electric storage subsystem;

an electrical power distribution subsystem associated with the inverter, the electrical power distribution subsystem including a load output line configured to be connected to an electrical load;

a rectifier subsystem associated with the electric power distribution subsystem;

a powered function control subsystem associated with the rectifier subsystem, the powered function control subsystem including a processor and a memory;

a capacitor subsystem associated with the power-supply function control subsystem;

a motor connected to the power-supply function control subsystem;

a power generator subsystem including a power generator, wherein the power generator is operatively connected to the electric motor and receives an input rotational motion from the electric motor, wherein the output rotation speed of the electric motor and the input rotation speed provided to the electric generator are constant relative to each other; And

a battery charge controller subsystem associated with a power generator subsystem, a switching subsystem, an inverter, and an electric battery subsystem.

2. The power supply system according to claim 1, wherein the electric battery subsystem has a first pole with a first polarity and a second pole with a second polarity; the switching subsystem is connected to the first pole of the electric storage subsystem; the battery charge controller subsystem is connected to the switching subsystem and the second pole of the electric battery subsystem; the inverter subsystem is connected to the switching subsystem and the second pole of the electric storage subsystem.

3. The power supply system of claim 1, wherein the motor speed is set to optimize power depletion of the electric battery subsystem for a predetermined level of available power at the output load.

4. The power supply system of claim. 1, wherein the power-supply function control subsystem provides automatic adjustment of the relative speed of rotation of the electric motor.

5. The power supply system of claim 1, wherein the powered function control subsystem automatically sets an upper limit on the available power for the output load line based on the electric power output of the electric generator and the recharging requirements of the electric battery subsystem.

6. The power supply system of claim. 1, wherein the inverter turns off the motor, while the system is powered by the electric battery subsystem, and when the electric battery subsystem is discharged to a predetermined level, the inverter restarts the motor.

7. The power supply system according to claim 6, wherein the electric battery subsystem has a first pole with a first polarity and a second pole with a second polarity; the switching subsystem is connected to the first pole of the electric storage subsystem; the powered function control subsystem is connected to the switching subsystem and the second pole of the electric battery subsystem; the inverter subsystem is connected to the switching subsystem and the second pole of the electric storage subsystem.

8. Power supply system, comprising:

subsystem of electric accumulators;

a switching subsystem associated with the electric battery subsystem;

a first electrical power distribution subsystem associated with the inverter, the first electrical power distribution subsystem including a load output line configured to be connected to an electrical load;

a rectifier subsystem associated with the first electric power distribution subsystem;

a powered function control subsystem associated with the switching subsystem, the inverter subsystem, and the electric battery subsystem, the powered function control subsystem including a processor and a memory;

an electric motor connected to the power-supply function control subsystem;

a second electrical power distribution subsystem associated with the power generator subsystem and the inverter subsystem.

9. The power supply system of claim 8, wherein the motor speed is set to optimize power depletion of the electric battery subsystem for a predetermined level of available power at the output load.

10. The power supply system of claim. 8, and the power-supply function control subsystem provides automatic adjustment of the relative speed of rotation of the electric motor.

11. The power supply system of claim 8, wherein the powered function control subsystem automatically sets an upper limit on the available power for the output load line based on the electric power output of the electric generator and the recharging requirements of the electric battery subsystem.

12. The power supply system of claim 8, wherein the inverter turns off the motor, the system is powered by the electric battery subsystem, and when the electric battery subsystem is discharged to a predetermined level, the inverter restarts the motor.

13. Power supply system, comprising:

subsystem of electric accumulators;

a switching subsystem associated with the electric battery subsystem;

a rectifier subsystem associated with the electric battery subsystem;

a breaker subsystem associated with a rectifier subsystem;

an electric motor connected to the power-supply function control subsystem;

a power generator subsystem including a power generator, wherein the power generator is operatively connected to the electric motor and receives an input rotational motion from the electric motor, wherein the output rotation speed of the electric motor and the input rotation speed provided to the electric generator are constant relative to each other;

an inverter subsystem associated with the electric generator subsystem;

an electrical power distribution subsystem associated with the inverter subsystem and the breaker system, the electrical power distribution subsystem including a load output line configured to be connected to an electrical load; And

a battery charge controller subsystem associated with the power generator subsystem and the electric battery subsystem.

14. The power supply system according to claim 13, wherein the electric battery subsystem has a first pole with a first polarity and a second pole with a second polarity; the switching subsystem is connected to the first pole of the electric storage subsystem; the powered function control subsystem is connected to the switching subsystem and the second pole of the electric battery subsystem; the inverter subsystem is connected to the switching subsystem and the second pole of the electric storage subsystem.

15. The power supply system of claim 13, wherein the motor speed is set to optimize power depletion of the electric battery subsystem for a predetermined level of available power at the output load.

16. The power supply system of claim. 13, and the power-supply function control subsystem provides automatic adjustment of the relative speed of rotation of the electric motor.

17. The power supply system of claim 13, wherein the powered function control subsystem automatically sets an upper limit on the available power for the output load line based on the electric power output of the power generator and the recharging requirements of the electric battery subsystem.