RU77515U1

RU77515U1 - POWER PLANT FOR STORAGE OF ELECTRIC ENERGY IN MOVING OBJECTS

Info

Publication number: RU77515U1
Application number: RU2008127201/22U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Губанов; Михаил Михайлович Старостин; Владимир Георгиевич Ковалев; Александр Алексеевич Радин; Олег Федорович Булычев
Original assignee: Дмитрий Александрович Губанов; Владимир Георгиевич Ковалев; Михаил Михайлович Старостин; Александр Алексеевич Радин; Олег Федорович Булычев
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2008-10-20

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в комбинированных энергоустановках, получающих энергию с использованием ветряных двигателей, солнечных батарей и других возобновляемых источников энергии.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in combined power plants that receive energy using wind turbines, solar panels and other renewable energy sources.

Устройство представляет комплекс источников электрической энергии, установленных на движущемся объекте и экологическое чистое питание потребителей.The device represents a complex of electric energy sources installed on a moving object and ecological clean food for consumers.

Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах позволяет увеличить мощность и снизить расход топлива.An energy installation for the accumulation of electrical energy in moving objects can increase power and reduce fuel consumption.

Description

Известна комбинированная энергоустановка с молекулярным накопителем электроэнергии (Патент RU 2182383), содержащая приводной двигатель, механически сопряженный через передаточный элемент с электрическим генератором, к выводам которого подключен выпрямитель, соединенный с системой накопления энергии, к которой через систему управления подключены потребители электрической энергии.A combined power plant with a molecular electric energy storage device (Patent RU 2182383) is known, comprising a drive motor mechanically coupled through a transmission element to an electric generator, to the terminals of which a rectifier is connected, connected to an energy storage system, to which electric energy consumers are connected through a control system.

Данная установка наиболее близка по технической характеристике к заявленному устройству и принята за прототип.This installation is the closest in technical specifications to the claimed device and adopted as a prototype.

В то же время, она имеет малую эффективность.At the same time, it has low efficiency.

Задачей полезной модели является повышение эффективности энергоустановки для накопления электрической энергии в движущихся объектах.The objective of the utility model is to increase the efficiency of a power plant for the accumulation of electrical energy in moving objects.

Технический результат полезной модели - повышение эффективности энергоустановки.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the power plant.

Энергоустановка для накопления электрической энергии в движущихся объектах, содержащая двигатель внутреннего сгорания, сопряженный с электрическим генератором, к выводам которого подключен выпрямитель, соединенный с накопителем электрической энергии, к которому через систему управления подключены потребители электрической энергии и силовые электромашины. Дополнительно введены ветрогенератор, газовая турбинка, виброгенератор и солнечная батарея, соединенные через блок преобразования и регулирования с накопителем электрической энергии, который через систему управления подключен к силовой электромашине и другим потребителям электрической энергии.An energy installation for the accumulation of electric energy in moving objects, containing an internal combustion engine coupled to an electric generator, the terminals of which are connected to a rectifier connected to an electric energy storage device, to which electric energy consumers and power electric machines are connected through a control system. In addition, a wind generator, a gas turbine, a vibration generator and a solar battery connected via a conversion and regulation unit to an electric energy storage unit, which is connected through a control system to a power electric machine and other consumers of electric energy, were introduced.

Ветрогенератор выполнен с вертикальной осью вращения, установлен в плоском коробе на крыше движущегося объекта, при этом размеры лопастей ветрогенератора определяются наименьшим габаритным размером крыши движущегося объекта с возможностью выработки электрической энергии в режимах стоянки, движении со спуска и торможении движущегося The wind generator is made with a vertical axis of rotation, installed in a flat duct on the roof of a moving object, while the dimensions of the wind generator blades are determined by the smallest overall roof size of a moving object with the possibility of generating electric energy in the modes of parking, moving from the descent and braking of a moving

объекта, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.object, which through the conversion and regulation unit enters the electrical energy storage.

Газовая турбинка установлена в выхлопном устройстве двигателя внутреннего сгорания и вращает встроенный в нее электрический генератор, вырабатывающий электрическую энергию, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.The gas turbine is installed in the exhaust device of the internal combustion engine and rotates the electric generator built into it, generating electric energy, which through the conversion and regulation unit enters the electric energy storage device.

Виброгенератор установлен в сиденьях движущегося объекта с возможностью преобразования энергии колебаний масс водителя и пассажиров в электрическую энергию, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.A vibration generator is installed in the seats of a moving object with the possibility of converting the energy of oscillations of the masses of the driver and passengers into electrical energy, which through the conversion and regulation unit enters the electric energy storage device.

Солнечная батарея установлена на внешней поверхности плоского короба ветрогенератора с возможностью выработки электрической энергии, которая через блок преобразования и регулирования поступает в накопитель электрической энергии.The solar battery is installed on the outer surface of the flat duct of the wind generator with the possibility of generating electrical energy, which through the conversion and regulation unit enters the electrical energy storage.

Блок аэродинамики представляет собой механическую систему, снабженную приводом управления с возможностью закрывать и открывать лопасти ветрогенератора при стоянке движущегося объекта и при движении со спуска и торможении.The aerodynamics unit is a mechanical system equipped with a control drive with the ability to close and open the blades of the wind generator when the moving object is stationary and when moving from the descent and braking.

Устройство для подключения внешнего источника зарядки выполнено с возможностью обеспечения зарядки накопителя электрической энергии от стационарных источников электрической энергии.A device for connecting an external charging source is configured to charge an electrical energy storage device from stationary sources of electrical energy.

Блок преобразования и регулирования обеспечивает согласование и преобразование электрической энергии, вырабатываемой различными источниками, и регулирование работы электрического генератора.The conversion and regulation unit provides coordination and conversion of electric energy generated by various sources, and regulation of the operation of the electric generator.

Система управления представляет центральный процессор с аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями сигналов обратных и прямых связей с возможностью обеспечения экономичного режима работы двигателя внутреннего сгорания, получения всей информации о параметрах движении, состоянии накопителя электрической энергии и двигателя внутреннего сгорания и выработки управляющих воздействий на блок преобразования и регулирования, силовые электромашины и двигатель внутреннего сгорания.The control system represents a central processor with analog-to-digital and digital-to-analog converters of feedback and direct signals with the possibility of providing an economical mode of operation of the internal combustion engine, obtaining all information about the motion parameters, the state of the electric energy storage device and the internal combustion engine and generating control actions on the unit transformations and regulation, power electric machines and internal combustion engine.

Полезная модель поясняется фиг.1, где:The utility model is illustrated in figure 1, where:

1. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС).1. Internal combustion engine (ICE).

2. Электрический генератор (ЭГ).2. Electric generator (EG).

3. Выпрямитель (ВП).3. Rectifier (VP).

4. Накопитель электрической энергии (НЭЭ).4. Electric energy storage device (NEE).

5. Силовая электромашина (СЭ).5. Power electric machine (SE).

6. Система управления (СУ).6. The control system (SU).

7. Блок аэродинамики (БА).7. Aerodynamics unit (BA).

8. Ветрогенератор (ВГ).8. Wind generator (VG).

9. Солнечная батарея (СБ).9. The solar battery (SB).

10. Газовая турбинка (ГТ).10. Gas turbine (GT).

11. Виброгенератор (ВбГ).11. Vibration generator (WBG).

12. Блок преобразования и регулирования (БПР).12. Block conversion and regulation (BPR).

13. Устройство для подключения внешнего источника зарядки (УВЗ).13. Device for connecting an external charging source (UVZ).

14. Потребители электрической энергии (ПЭЭ).14. Consumers of electrical energy (PEE).

Двигатель внутреннего сгорания 1 - серийно выпускаемый двигатель, бензиновый или дизель мощностью и габаритами в зависимости от назначения движущегося объекта, механически связанный с основным электрическим генератором 2. Двигатель внутреннего сгорания 1 связан с системой управления 6, которая обеспечивает экономичный режим его работы.Internal combustion engine 1 - a commercially available engine, gasoline or diesel engine with power and dimensions, depending on the purpose of the moving object, mechanically connected with the main electric generator 2. Internal combustion engine 1 is connected to the control system 6, which provides an economical mode of operation.

Электрический генератор 2 - универсальная синхронная электрическая машина переменного тока, предназначенная для зарядки накопителя электрической энергии 4 через выпрямитель 3, который связан с блоком преобразования и регулирования 12, обеспечивающим постоянство напряжения, вырабатываемого электрическим генератором 2.Electric generator 2 is a universal synchronous electric alternating current machine designed to charge an electric energy storage device 4 through a rectifier 3, which is connected to the conversion and regulation unit 12, ensuring the constant voltage produced by the electric generator 2.

Выпрямитель 3 предназначен для преобразования переменного тока, вырабатываемого электрическим генератором 2, в постоянный зарядный ток, питающий накопитель электрической энергии 4.The rectifier 3 is designed to convert the alternating current generated by the electric generator 2 into a constant charging current supplying the electrical energy storage 4.

Силовая электромашина 5 предназначена для обеспечения движения объекта и рекуперации энергии при торможении и движении со спуска и представляет собой устройство типа мотор-колеса. Питание силовой электромашины 5 осуществляется от накопителя электрической энергии 4 по командам системы управления 6. Рекуперации энергии производится от силовой электромашины 5 по команде системы управления 6, которая переводит ее в режим генератора электрической энергии. Информация о функциональных параметрах силовой электромашины 5 поступает в систему управления 6.Power electric machine 5 is designed to ensure the movement of the object and energy recovery during braking and movement from the downhill and is a device such as a motor-wheel. The power of the electric machine 5 is supplied from the electric energy storage device 4 by the commands of the control system 6. Energy recovery is performed from the power electric machine 5 by the command of the control system 6, which puts it into the mode of electric energy generator. Information about the functional parameters of the power electric machine 5 enters the control system 6.

Система управления 6 представляет собой центральный процессор с аналогово-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями сигналов обратных и прямых связей, обеспечивая экономичный режим работы двигателя внутреннего сгорания 1, управляя блоком аэродинамики 7 и электромашиной 5. При этом система управления 6 получает всю информацию о функциональных параметрах силовой электромашины 5, состоянии накопителя электрической энергии 4, двигателя внутреннего сгорания 1 и вырабатывает управляющие воздействия на блок преобразования и регулирования 12.The control system 6 is a central processor with analog-to-digital and digital-to-analog converters of feedback and direct signals, providing an economical mode of operation of the internal combustion engine 1, controlling the aerodynamics unit 7 and the electric machine 5. At the same time, the control system 6 receives all the information about the functional parameters power electric machine 5, the state of the electric energy storage 4, the internal combustion engine 1 and generates control actions on the conversion and regulation unit niya 12.

Блок аэродинамики 7 представляет собой механическую систему, снабженную приводами управления, позволяющими закрывать и открывать лопасти ветрогенератора 8. Команда на открытие и закрытие поступает от системы управления 6 в зависимости от режима движения. Открытое положение предусматривается при стоянке движущегося объекта и при движении со спуска и торможении.The aerodynamics unit 7 is a mechanical system equipped with control drives that allow closing and opening the blades of the wind generator 8. The command to open and close comes from the control system 6, depending on the mode of movement. An open position is provided when a moving object is parked and when moving from the descent and braking.

Ветрогенератор 8 выполнен с вертикальной осью вращения, установлен в плоском коробе на крыше движущегося объекта. При этом размеры лопастей ветрогенератора 8 определяются наименьшим габаритным размером крыши движущегося объекта. Выработка электрической энергии The wind generator 8 is made with a vertical axis of rotation, mounted in a flat duct on the roof of a moving object. The dimensions of the blades of the wind generator 8 are determined by the smallest overall dimension of the roof of a moving object. Electric power generation

ветрогенератором 8 осуществляется в режимах стоянки, движении со спуска и торможении движущегося объекта, при которых блок аэродинамики 7 открывает лопасти ветрогенератора 8. Электрическая энергии, вырабатываемая ветрогенератором 8, через блок преобразования и регулирования 12 поступает в накопитель электрической энергии 4.the wind generator 8 is carried out in the modes of parking, moving from the descent and braking of a moving object, in which the aerodynamics unit 7 opens the blades of the wind generator 8. The electric energy generated by the wind generator 8, through the conversion and regulation unit 12 enters the electric energy storage 4.

Солнечная батарея 9 установлена на внешней поверхности плоского короба ветрогенератора 8 и вырабатывает электрическую энергию, которая через блок преобразования и регулирования 12 поступает в накопитель электрической энергии 4.The solar battery 9 is installed on the outer surface of the flat duct of the wind generator 8 and generates electrical energy, which through the conversion and regulation unit 12 enters the electrical energy storage 4.

Газовая турбинка 10 установлена на выхлопном устройстве двигателя внутреннего сгорания 1, вращает встроенный в нее электрический генератор и вырабатывает электроэнергию за счет энергии выхлопных газов, которая через блок преобразования и регулирования 12 поступает в накопитель электрической энергии 4.The gas turbine 10 is installed on the exhaust device of the internal combustion engine 1, rotates the electric generator built into it and generates electricity due to the energy of the exhaust gases, which through the conversion and regulation unit 12 enters the electric energy storage 4.

Виброгенератор 11 установлен в сиденьях движущегося объекта, преобразует энергию колебаний масс водителя и пассажиров в электрическую энергию, которая через блок преобразования и регулирования 12 поступает в накопитель электрической энергии 4.The vibration generator 11 is installed in the seats of a moving object, converts the energy of the mass fluctuations of the driver and passengers into electrical energy, which through the conversion and regulation unit 12 enters the electric energy storage 4.

Устройство подключения внешнего источника энергии 13 обеспечивает зарядку накопителя электрической энергии 4 от стационарных источников электрической энергии.The device for connecting an external energy source 13 provides charging of the electrical energy storage 4 from stationary sources of electrical energy.

Потребителями электрической энергии 14 являются все осветительные, нагревательные, преобразовательные, управляющие, силовые и измерительные устройства, входящие в систему электрооборудования движущегося объекта.Consumers of electric energy 14 are all lighting, heating, converting, control, power and measuring devices included in the electrical system of a moving object.

Работа устройства.The operation of the device.

Начало движения. Питание силовой электромашины 5 для начала движения и при движении на малых скоростях осуществялется от накопителя электрической энергии 4 по сигналам системы управления 6. При этом двигатель внутреннего сгорания 1 не работает.The beginning of the movement. The power of the electric machine 5 to start the movement and when driving at low speeds is carried out from the electric energy storage 4 by the signals of the control system 6. However, the internal combustion engine 1 does not work.

Движение. При движении объекта питание силовой электромашины 5, потребителей электрической энергии 14 осуществялется от накопителя электрической энергии 4 по сигналам системы управления 6. Механическая энергия, вырабатываемая двигателем внутреннего сгорания 1, преобразуется в электрическую энергию электрическим генератором 2, которая через выпрямитель 3 заряжает накопитель электрической энергии 4. Одновременно через блок преобразования и регулирования 12 происходит подзарядка накопителя электрической энергии 4 от солнечной батареи 9, газовой турбинки 10 и виброгенератора 11.Traffic. When the object is moving, the power of the electric machine 5, the consumers of electric energy 14 is supplied from the electric energy storage 4 by the signals of the control system 6. The mechanical energy generated by the internal combustion engine 1 is converted into electrical energy by the electric generator 2, which charges the electric energy storage 4 through the rectifier 3 . Simultaneously, through the conversion and regulation unit 12, the electric energy storage device 4 is recharged from the solar battery 9, a gas tour Inca vibrogeneratora 10 and 11.

Торможение и движение при спуске. При торможении (движении при спуске) кинетическая энергия движущегося объекта преобразуется в электричество через силовую электромашину 5, которая системой управления 6 переводится в режим генератора. Система управления 6 подает сигнал на блок аэродинамики 7, который открывает лопасти ветрогенератора Braking and driving downhill. When braking (moving during descent), the kinetic energy of a moving object is converted into electricity through a power electric machine 5, which is transferred by the control system 6 to the generator mode. The control system 6 sends a signal to the aerodynamics unit 7, which opens the blades of the wind generator

8. Выработанная ветрогенератором 8 электроэнергия через блок преобразования и регулирования 12 подается в накопитель электроэнергии 4.8. The electricity generated by the wind generator 8 through the conversion and regulation unit 12 is supplied to the energy storage 4.

Работа на месте (стоянка). Система управления 6 подает сигнал на блок аэродинамики 7, который открывает лопасти ветрогенератора 8. При наличии ветрового напора выработанная ветрогенератором 8 электроэнергия через блок преобразования и регулирования 12 подается в накопитель электроэнергии 4. Кроме того, электроэнергия, выработанная солнечной батареей 9 через блок преобразования и регулирования 12 также подается в накопитель электроэнергии 4.Work on site (parking). The control system 6 sends a signal to the aerodynamics unit 7, which opens the blades of the wind generator 8. In the presence of a wind pressure, the electricity generated by the wind generator 8 is supplied through the conversion and regulation unit 12 to the energy storage 4. In addition, the electricity generated by the solar battery 9 through the conversion and regulation unit 12 is also supplied to the power storage 4.

При необходимости при наличии внешнего источника электроэнергии подзарядка накопителя электрической энергии 4 осуществялется устройство внешнего источника энергии 13.If necessary, if there is an external source of electricity, recharging of the electric energy storage device 4 is carried out by the device of the external energy source 13.

Claims

1. An energy installation for storing electric energy in moving objects, containing an internal combustion engine coupled to an electric generator, to the terminals of which a rectifier is connected, connected to an electric energy storage device, to which electrical energy consumers and power electric machines are connected through a control system, characterized in that additionally introduced a wind generator, a gas turbine, a vibration generator and a solar battery connected through a conversion and control unit with storage an electric energy generator, which is connected through a control system to a power electric machine and other consumers of electric energy.

2. An energy installation for storing electric energy in moving objects according to claim 1, characterized in that the wind generator is made with a vertical axis of rotation, is installed in a flat duct on the roof of a moving object, while the sizes of the wind generator blades are determined by the smallest overall roof size of the moving object with the possibility of generating of electric energy in the modes of parking, movement from the descent and braking of a moving object, which through the conversion and regulation block enters the electric drive energy.

3. An energy installation for storing electric energy in moving objects according to claim 1, characterized in that the gas turbine is installed in the exhaust device of the internal combustion engine and rotates the built-in electric generator generating electric energy, which through the conversion and regulation unit enters the electric storage energy.

4. An energy installation for storing electric energy in moving objects according to claim 1, characterized in that the vibration generator is installed in the seats of a moving object with the possibility of converting the energy of the mass fluctuations of the driver and passengers into electric energy, which through the conversion and regulation unit enters the electric energy storage device.

5. An energy installation for storing electric energy in moving objects according to claim 1, characterized in that the solar battery is installed on the outer surface of the flat duct of the wind generator with the possibility of generating electrical energy, which through the conversion and regulation unit enters the electric energy storage device.

6. Power plant for the accumulation of electric energy in moving objects according to claim 1, characterized in that the aerodynamics unit is a mechanical system equipped with a control drive with the ability to close and open the blades of the wind generator when the moving object is stationary and when moving from the descent and braking.

7. An energy installation for storing electric energy in moving objects according to claim 1, characterized in that the device for connecting an external charging source is configured to charge an electric energy storage device from stationary sources of electric energy.

8. Power plant for the accumulation of electrical energy in moving objects according to claim 1, characterized in that the conversion and regulation unit provides coordination and conversion of electrical energy generated by various sources, and regulation of the electric generator.

9. An energy installation for storing electric energy in moving objects according to claim 1, characterized in that the control system comprises a central processor with analog-to-digital and digital-to-analog converters of feedback and direct signals with the possibility of providing an economical mode of operation of the internal combustion engine, obtaining all information about parameters: movement, state of the electric energy storage device and internal combustion engine and the generation of control actions on the conversion and regulation unit power plants, and an internal combustion engine.