TR201819786A2 - Kompresör ve türbi̇ni̇n ayri şaftlar üzeri̇nde olmasiyla veri̇mi̇ arttirilan bi̇r mi̇kro gaz türbi̇ni̇ne sahi̇p menzi̇l uzatici si̇stem ve buna i̇li̇şki̇n çalişma yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Mevcut buluş, tekniğin bilinen durumundaki mikro gaz türbinlerine sahip menzil uzatıcılarda kompresör ve türbinin aynı şaft üzerinde bulunmasından kaynaklanan tüm dezavantaj ve kısıtlamaları ortadan kaldırmak üzere kompresör (4) ve türbinin (9) ayrı şaftlar üzerinde yapılandırıldığı, kompresörün (4) türbin (9) yerine ayrı bir elektrik motoru olan kompresör motoru (3) vasıtasıyla sürüldüğü böylece sistemin daha verimli, optimum, ölçeklenebilir ve esnek olmasının sağlandığı bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatıcı (1) sistem ve buna ilişkin çalışma yöntemi ortaya koymaktadır.

Description

TARIFNAME KOMPRESÖR VE TÜRBININ AYRI SAFTLAR ÜZERINDE OLMASIYLA VERIMI ARTTIRILAN BIR MIKRO GAZ TÜRBININE SAHIP MENZIL UZATICI SISTEM VE BUNA ILISKIN ÇALISMA YÖNTEMI Teknik Alan Bulus, bataryali elektrikli araçlarin (BEV) iki sarj islemi arasindaki sürenin dolayisiyla katedilen menzilin arttirilmasini saglayan mikro gaz türbinine sahip bir menzil uzatici (range extender) sistemle Daha belirgin olarak mevcut bulus, teknigin bilinen durumundaki mikro gaz türbinlerine sahip menzil uzaticilarda kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasindan kaynaklanan tüm dezavantaj ve kisitlamalari ortadan kaldirmak üzere kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde yapilandirildigi, kompresörün türbin yerine ayri bir elektrik motoru vasitasiyla sürüldügü (çalistirildigi) böylece sistemin daha verimli, optimum, ölçeklenebilir ve esnek olmasinin saglandigi bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistem ve buna Iliskin çalisma yöntemiyle ilgilidir.

Teknigin Bilinen Durumu Elektrikli araçlar petrol fiyatlarindaki dalgalanmalar, emisyon kriterleri, devlet regülasyonlari, tesvikler ve batarya maliyetlerindeki iyilesmelerle birlikte gün geçtikçe daha popüler hale gelerek daha yaygin olarak üretilmeye ve kullanilmaya baslamistir.

Elektrikli araçlar Içten yanmali motorlu araçlardan hem sistemsel hem de çalisma prensibi olarak ayrilmaktadir. Bataryali elektrikli araçlarda güç aktarim sistemi temel olarak; batarya, güç dönüstürücü (power converter), elektrik motoru, saft ve sanzimandan olusmaktadir. Batarya sarj edilerek doldurulduktan sonra güç dönüstürücü, bataryadan aldigi dogru akim (DC) elektrigi alternatif akim (AC) elektrigine çevirmekte ve elektrik motorunu beslemektedir. Elektrik motoru bu alternatif akim enerjisini kullanarak safti döndürmekte ve sanzimani çalistirmaktadir. Böylece batarya bosalana kadar tekerlekler dönmekte ve araç hareket edebilmektedir. Bataryanin yeniden sarj edilmesiyle araç tekrar harekete hazir hale gelmektedir.

Modern BEV tipi araçlarda batarya tekrar sarj edilene kadar katedilen menzil, aracin kullanim senaryolarina göre degismekle beraber ortalama 150 km civarindadir. Ayni boyuttaki bataryaya daha fazla depolama yapabilmek gibi yeni batarya teknolojileri gelismedigi sürece iki sarj arasinda katedilen menzili arttirmanin yolu daha yüksek kapasiteli yani daha büyük bataryalar kullanmaktan geçmektedir. Ancak bu durum araç agirligini ve maliyetlerini oldukça arttirmaktadir. Ayrica, BEV tipi araçlarda batarya sarj sürelerinin (yarim saat hizli sarj ile 100 km) uzun olmasi ve sarj istasyon aginin henüz yeteri kadar gelismemis olmasi da önemli problemlerdendir.

BEV tipi araçlarda iki sarj arasinda katedilen mesafeyi arttirmak amaciyla menzil uzatici teknolojisinden faydalanilmaktadir. Günümüzde içten yanmali motora sahip menzil uzatici sistemlerin yani sira henüz tam olarak ticarilesmemesine ragmen mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistemler de kullanilmaktadir.

Halihazirdaki mikro gaz türbinine sahip menzil uzaticilarda kompresör ve türbin ayni saft üzerinde bulunmakta ve kompresör türbin tarafindan tahrik edilmektedir. Kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde olmasindan dolayi kompresör ve türbin seçimi ayri ayri yapilamamakta böylece sistemin en verimli sekilde kullanilmasi mümkün olmamaktadir.

Kompresörün ve türbinin ayni saft üzerinde çalismasindan dolayi kompresör istenilen devir yerine belirli birkaç devirde çalismaktadir. Bu durum yanma odasina gönderilen sikistirilmis havanin basincinin tam olarak kontrol edilememesine ve yanma veriminin optimum noktada tutulamamasina sebep olmaktadir. Ayrica yanma odasinda yanma isleminin optimum sekilde gerçeklesememesiyle türbine aktarilan yanma gazlarinin enerjisinin dolayisiyla da jeneratör tarafindan üretilen enerjinin optimum seviyede olmasi mümkün olmamaktadir.

Kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasi yataklama ve dolayisiyla yaglama ihtiyacini beraberinde getirmektedir. Temel olarak yag deposu, yag pompasi, filtre ve yag sogutucu gibi komponentlerden olusan yaglama sistemi, mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sisteme fazladan maliyet, bakim ve onarim is yükü getirmektedir. Ayrica yataklama ve beraberindeki yaglama sisteminde ortaya çikan teknik zorluklar asilamadigi taktirde yataklama sisteminde problemler olusarak menzil uzatici sistemi çalisamaz hale getirebilecektir.

Kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde çalismasi türbin tarafindaki yüksek sicakliklarin kompresör tarafina iletilmesine ve kompresörün isinmasina sebep olmaktadir. Bu durum kompresör tarafi için malzeme seçiminde tamamen özgür olunamamasina sebep olmaktadir.

Kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde çalismasi kompresörün boyutunun türbinin boyutundan bagimsiz olarak seçilememesine sebep olmaktadir. Sistemde kullanilan türbinin boyutuna uygun kompresör kullanilmasi gerekliligi yanma odasina gönderilen hava basincinin oldukça kisitli olmasina sebep olmaktadir. Daha yüksek enerjili egzoz gazlari (yanma gazlari) elde edilebilecekken türbin boyutu yüzünden kullanilmak zorunda kalinan küçük boyutlu kompresör sebebiyle daha düsük enerjili egzoz gazlari elde edilmekte ve dolayisiyla jeneratörden daha az enerji elde edilmektedir.

Ayrica kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde çalismasi sistem yerlesimi konusunda özgür olunamamasina, sistemde yer alan neredeyse tüm bilesenlerin birbirine yakin sekilde konumlandirilmasina sebep olmaktadir. Bu durum hem sistemin kendi içindeki hem de araç içerisindeki yerlesiminde esnek olunmasinin önünde engel teskil etmektedir. Dahasi sistem bilesenlerinin birbirine yakin pozisyonlanmasi, akis hatlarinin çok yakin mesafelerde birçok dönüs yapmasina, dolayisiyla akis hatlarindaki bu ani ve keskin dönüslerin sistemde daha fazla basinç kaybi yaratarak akis sistemindeki kayiplarin artmasina sebep olmaktadir.

Bu durum, kompresörün türbinden bagimsiz olabilmesi için kompresörün ve türbinin ayri saftlar üzerinde çalismasina olanak saglayan bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistemine ve buna iliskin bir çalisma yöntemine ihtiyaç duyulmasina neden olmustur. tarafindan yönetilen frekans dönüstürücü vasitasiyla kontrol edilmesine iliskin bir sistem ve yöntemden bahsedilmektedir. Kontrolcü ayni zamanda yakit vanasinin kontrolünü de saglamaktadir.

Burada bahsedilen sistemin baslama, çalisma ve durma zamanlari için ayri ayri hava-yakit bilesim miktari ihtiyaci bulunmaktadir. Söz konusu ihtiyaçlar bu üç zaman için kontrolcü tarafindan bilinmekte, frekans dönüstürücü ve yakit vanasi buna göre kontrol edilmektedir. Ancak burada kontrolcünün yanma odasindaki sicaklik bilgisini, güç dönüstürücü üzerinden türbin jeneratörü tarafindan üretilen enerji miktarini ve araç elektronik kontrol ünitesi üzerinden araç bataryasi doluluk oranini izleyerek kompresör motorunun (hava debisi) ve yakit pompasinin (yakit debisi) çalismasini patent dokümaninda bahsedilen kontrolcü yalnizca belirli durumlardaki hava-yakit bilesim miktarini ayarlayabilmekte, farkli senaryolar için batarya dolulugunu en üst seviyede tutacak hava-yakit bilesim miktarini ayarlamasi mümkün olmamaktadir. Bu yüzden burada bahsedilen menzil uzatici sistemin batarya dolulugunu mümkün olan en üst seviyede devamli olarak korumasi söz konusu dahi olmamaktadir. bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzaticidan bahsedilmektedir. Ayrica burada bahsedilen kontrolcü, gaz türbininin devrine göre kompresör girisindeki akisi yönlendiren kanatlarin pozisyonlarini ve dolayisiyla yanma odasina gönderilen hava debisini kontrol etmektedir. Ancak burada kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde bulundugu ve kompresör debisinin kompresörü süren motor tarafindan devri ayarlanarak kontrol edildigi bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistem ve yöntem söz konusu degildir. jeneratör (elektrik makinasi) olarak çift yönlü çalisan bir makine ile birlikte bulundugu bir sistem ve yöntemden bahsedilmektedir. Ancak burada kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde bulundugu ve çift yönlü makine yerine ayri ayri motor ve jeneratör içeren bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistem ve yöntemden bahsedilmemektedir. saftlarda iki farkli türbin içeren gaz türbininden bahsedilmektedir. Ancak burada kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde olmasina iliskin bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistem ve yöntemden bahsedilmemektedir. olarak çift yönlü çalisan ortak bir elektrik makinesi ile birlikte bulundugu bir sistem ve yöntemden bahsedilmektedir. Ancak burada kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde bulundugu ve çift yönlü makine yerine ayri ayri motor ve jeneratör içeren bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistem ve yöntemden bahsedilmemektedir.

U85762156A nolu patent dokümaninda birbirine seri olarak baglanmis iki ayri türbin içeren gaz türbini yapilanmasindan bahsedilmektedir. Türbinlerin biri yanma odasina hava gönderen kompresörü döndürmek, degeri ise elektrik üretmek amaciyla kullanilmaktadir. Kompresörün döndürülmesinden sorumlu türbin, kompresör ile ayni saft üzerinde bulunmaktadir. Ancak burada kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde bulundugu ve kompresörün ayri bir elektrik motoru tarafindan sürüldügü bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistem ve yöntemden bahsedilmemektedir. türbini yapilanmasindan bahsedilmektedir. Türbinlerin biri yanma odasina hava gönderen kompresörü, digeri ise ayni saft üzerinde bir jeneratörü ve bir fani çalistirmaktadir. Kompresörün döndürülmesinden sorumlu türbin, kompresör ile ayni saft üzerinde bulunmaktadir. Ancak burada kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde bulundugu ve kompresörün ayri bir elektrik motoru tarafindan sürüldügü bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistem ve yöntemden bahsedilmemektedir. uzaklastirilmis bir mikro gaz türbini yapilanmasindan bahsedilmektedir. Burada bahsedilen türbin ve kompresörün ayri ayri yataklama ve yaglama sistemleri bulunmakla beraber ortalarinda birjeneratör bulunmaktadir. Türbin ve kompresör saftlari birlestirildiginden kompresör ve jeneratör türbin tarafindan sürülmektedir. Ancak burada kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde bulundugu ve kompresörün ayri bir elektrik motoru tarafindan sürüldügü bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistem ve yöntemden bahsedilmemektedir.

U85081832A nolu patent dokümaninda ayri saftlar üzerinde bulunan türbinlerin, çalistirdiklari kompresörlerle ayni saft üzerinde bulundugu bir yapilanmadan bahsedilmektedir. Ancak burada kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde bulundugu ve kompresörün ayri bir elektrik motoru tarafindan sürüldügü bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistem ve yöntemden bahsedilmemektedir.

Sonuç olarak kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasindan kaynaklanan tüm dezavantaj ve kisitlamalari ortadan kaldirmak üzere kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde yapilandirildigi, kompresörün türbin yerine ayri bir elektrik motoru vasitasiyla sürüldügü, böylece sistemin daha verimli, optimum, ölçeklenebilir ve esnek olmasinin saglandigi bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistemine ve çalisma yöntemine olan gereksinim mevcut bulus konusu çözümün ortaya çikmasini gerekli kilmistir.

Bulusun Amaci ve Kisa Açiklamasi Bulusun amaci, kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasindan kaynaklanan tüm dezavantaj ve kisitlamalari ortadan kaldirmak üzere kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde yapilandirildigi, kompresörün türbin yerine ayri bir elektrik motoru vasitasiyla sürüldügü, böylece sistemin daha verimli, optimum, ölçeklenebilir ve esnek olmasinin saglandigi bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistem ve yöntem ortaya koymaktir.

Bulusun bir baska amaci ise kompresörün türbinden bagimsiz olarak kontrol edilmesini saglamaktir.

Bulusun bir baska amaci ise kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde çalismamasiyla kompresörün türbinden ayri olarak kontrol edilerek belirli birkaç devir yerine, istenilen devirde (sistem için anlik optimum devir veya kompresörün en verimli oldugu devir) çalistirilmasini saglamaktir.

Bulusun bir baska amaci, kompresör hizinin türbin hizindan bagimsiz olarak kontrol edilmesiyle yanma odasina gönderilen hava basincinin istenilen seviyede tutulmasini saglamaktir.

Bulusun bir baska amaci, yanma odasina gönderilen hava basincinin istenilen seviyede tutulmasiyla yanma odasinda gerçeklesen yanma isleminin optimum sekilde gerçeklesmesini saglamak ve dolayisiyla türbine aktarilan egzoz gazlarinin enerjisini ve jeneratör tarafindan üretilen elektrik enerjisi miktarini maksimuma çikarmaktir.

Bulusun bir baska amaci türbin ve kompresörün ayni saft üzerinde çalismamasiyla yataklama ve yaglama ihtiyacini ortadan kaldirarak yaglama sisteminin getirmis oldugu fazladan maliyeti, bakim ve onarim is yükünü, teknik problemlerin ortaya çikma riskini azaltmaktir.

Bulusun bir baska amaci, ayni saft üzerinde hem jeneratör hem de elektrik motoru olarak çift yönlü çalisan elektrik makinesi yerine ayri ayri motor ve jeneratör kullanilarak sistemin tepki hizini ve verimini arttirmaktir.

Bulusun bir baska amaci, kompresör ve türbinin ayni saft üzerinden ayrilmasiyla türbin tarafindaki yüksek sicakliklardan kompresör tarafinin daha az etkilenmesini saglamak ve dolayisiyla kompresör için malzeme seçiminde daha özgür olunarak düsük maliyetli malzemelerle (örn: plastik) çalisilabilmesine imkan tanimaktir.

Bulusun bir baska amaci, kompresör ve türbinin birbirinden ayrilmasiyla sistemin yerlesimini daha kolay hale getirilerek sistem elemanlari arasindaki yakin pozisyonlama zorunlugunu ortadan kaldirmak (sistemi daha esnek hale getirmek) ve dolayisiyla yakin pozisyonlama gerekliligi ortadan kalktigi için gaz akis sistemindeki kayiplari arttiran kivrim baglanti adetlerinin ve bu kivrimlardaki keskin dönüslerin azalmasiyla gaz akis sistemindeki kayiplari en aza indirmektir.

Bulusun bir baska amaci, kompresörün türbin yerine bir elektrik motoru vasitasiyla çalismasiyla kompresörün dolayisiyla da sistemin tepki hizinin, bir saft vasitasiyla türbin tarafindan sürülen kompresörden ve sisteminden daha fazla olmasini saglamaktir.

Bulusun bir baska amaci, kompresör ve türbinin birbirinden ayrilmasiyla her iki bilesenin boyutlarinin birbirinden bagimsiz olarak seçilebilmesine (sistem tasarimi konusunda esneklik) imkan tanimaktir.

Bulusun bir baska amaci, yanma odasindaki sicaklik bilgisine, güç dönüstürücü üzerinden türbin jeneratörü tarafindan üretilen enerji miktarina ve araç elektronik kontrol ünitesi üzerinden araç bataryasi doluluk oranina göre kontrolcünün kompresör motorunun ve yakit pompasinin çalismasini kontrol etmesini saglayarak yalnizca belirli durumlardaki hava-yakit bilesim miktarini degil, farkli senaryolarda dahi batarya dolulugunu devamli olarak mümkün olan en üst seviyede tutacak olan hava-yakit bilesim miktarini ayarlamaktir.

Sekillerin Kisa Açiklamasi Sekil 1'de bulus konusu mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici içeren bir elektrikli aracin temel bilesenleri ve bunlar arasindaki etkilesim görülmektedir.

Sekil 2'de te içten yanmali motora sahip geleneksel menzil uzatici içeren bir elektrikli aracin temel bilesenleri verilmektedir.

Sekil 3'de geleneksel mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistemi içeren bir elektrikli aracin temel bilesenleri gösterilmektedir.

Sekil 4'te geleneksel mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistemi içeren elektrikli aracin mikro gaz türbinine ait detaylar paylasilmaktadir.

Referans Numaralari Menzil uzatici Kontrolcü Kompresör motoru Kompresör Yakit deposu Yakit pompasi PONQFNPWNf Yanma odasi Türbin . Türbin jeneratörü 11. Güç dönüstürücü 12. Araç bataryasi 13. Araç güç dönüstürücüsü 14. Araç elektrik motoru . Araç elektronik kontrol ünitesi YG. Yanma gazi E. Elektrik KB. Kontrol baglantisi IHE. Ilk hareket enerjisi Bulusun Detayli Açiklamasi Mevcut bulus, teknigin bilinen durumundaki sistemlerde kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasindan kaynaklanan tüm dezavantaj ve kisitlamalari ortadan kaldirmak üzere kompresör (4) ve türbinin (9) ayri saftlar üzerinde yapilandirildigi, kompresörün (4) türbin (9) yerine ayri bir elektrik motoru olan kompresör motoru (3) vasitasiyla sürüldügü, böylece sistemin daha hizli, verimli, optimum, ölçeklenebilir ve esnek olmasinin saglandigi bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistem ve buna iliskin çalisma yöntemi ortaya koymaktadir.

BEV tipi araçlarda iki sarj arasinda katedilen mesafeyi arttirmak amaciyla menzil uzatici teknolojisinden faydalanilmaktadir. Üretim sirasinda veya sonradan araca takilabilen menzil uzaticilar araç üzerinde bataryanin sarj edilmesini saglamaktadir. Halihazirda ticarilesmis olan menzil uzaticilar temel olarak küçük bir içten yanmali motor, jeneratör ve güç dönüstürücüden olusmaktadir.

Içten yanmali motorun çalismasiyla (silindirlerdeki yanma sonucu pistonlarin hareket etmesiyle krank milinin dönmesi) jeneratör safti döndürülmekte ve jeneratörün elektrik üretmesi saglanmaktadir.

Jeneratörde üretilen alternatif akim elektrik, güç dönüstürücü vasitasiyla bataryanin depolayacagi hale getirildikten sonra batarya sarj edilmektedir. Böylece BEV tipi aracin güç aktarim sistemindeki ana motoru (elektrik motoru) çalistikça batarya bosalirken menzil uzatici çalistikça batarya doldurulmaktadir. Bu sayede elektrikli araçlarin iki sarji arasinda geçen sürenin ve katedilen mesafenin artmasini saglamaktadir. Sekil 2'de içten yanmali motora sahip menzil uzatici içeren bir elektrikli aracin temel bilesenleri gösterilmektedir.

Içten yanmali motora sahip menzil uzatici sistemlerin yani sira henüz tam olarak ticarilesmemesine ragmen mikro gaz türbini ile çalisan menzil uzaticilarin da temel amaci jeneratör ile elektrik üretip bataryayi desteklemektir. Mikro gaz türbinine sahip menzil uzaticilar, içten yanmali motora sahip menzil uzaticilardan jeneratörü döndürme sekli açisindan farklilasmaktadir. Içten yanmali motora sahip menzil uzaticilarda içten yanmali motorun silindirlerindeki yanma sonucu pistonlarin hareket etmesiyle krank milinin ve bu mile bagli olarak jeneratör saftinin dönmesi saglanirken mikro gaz türbinine sahip menzil uzaticilarda bu sistem daha komplekstir. Mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistemde kompresör tarafindan sikistirilan hava yanma odasina gönderilir ve burada sikistirilan hava içerisine yakit eklenerek yakilir. Gerçeklesen yanma islemi sonrasi olusan yanma gazlari türbine iletilerek yanma gazlarinin yüksek enerjisiyle türbin safti ve buna bagli olarakjeneratör safti döndürülür. Sekil 3”de teknigin bilinen durumundaki mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistemi içeren bir elektrikli aracin temel bilesenleri verilmektedir.

Sekil 4'te ise teknigin bilinen durumundaki mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistemi içeren elektrikli aracin mikro gaz türbinine ait detaylar gösterilmektedir.

Halihazirdaki mikro gaz türbinine sahip menzil uzaticilarda kompresör ve türbin ayni saft üzerinde bulunmakta ve kompresör türbin tarafindan tahrik edilmektedir. Kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde olmasindan dolayi kompresör ve türbin seçiminin birbirinden bagimsiz yapilamamasi, kompresörün istenilen devir yerine belirli birkaç devirde çalismasi, bundan dolayi yanma odasinda yanma isleminin optimum sekilde gerçeklesememesi ve jeneratör tarafindan üretilen enerjinin optimum seviyede olamamasi, yataklama ve yaglama ihtiyaci sonucu bakim ve maliyetin artmasi, türbin tarafindaki yüksek sicakliktan kompresör tarafinin etkilenmesiyle kompresör tarafinin malzeme seçiminde özgür olunamamasi, kompresörün boyutunun türbin boyutundan bagimsiz seçilememesi, türbin ve kompresörün yakin pozisyonlanmasi gerekliligi sonucu sistem tasariminda esnek olunamamasinin yani sira kivrim ve keskin dönüslerin artmasiyla gaz akis sistemindeki kayiplarin artmasi, saft vasitasiyla türbin tarafindan sürülen kompresörün dolayisiyla da sistemin tepki hizinin yavas olmasi gibi problemler ortaya çikmakta ve bunun sonucunda sistemin en verimli sekilde kullanilmasi mümkün olmamaktadir.

Mevcut bulus konusu mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistemde kompresör (4) ve türbinin (9) ayri saftlar üzerinde yapilandirilmasi ve kompresörün (4) türbin (9) yerine bir elektrik motoru olan kompresör motoru (3) vasitasiyla sürülmesi sayesinde yukarida bahsedilen tüm problemler avantaja çevrilmektedir.

Mevcut bulusa ait sistem bilesenleri ve bunlar arasindaki etkilesim Sekil 1'de verilmektedir. Sekilden de görüldügü gibi mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistem; menzil uzatici (1) sistemin çalistirilip çalistirilmayacagina karar veren ve eger sistem çalistirilacaksa sistemin yeterli miktarda çalismasini saglayan bir kontrolcü (2), ilk hareket enerjisini (IHE) araç bataryasindan (12) alan ve bahsedilen kontrolcü (2) tarafindan kontrol edilerek sürülen bir kompresör motoru (3), bahsedilen kompresör motorunun (3) sürülmesiyle çalismaya baslayarak dis ortamdan havayi (H) emen ve yanma odasina (8) gönderilecek havanin (H) basincini ve debisini saglayan bir kompresör (4), bahsedilen kompresör (4) çikisindaki basinçlandirilmis havanin (H) türbin (9) tarafindan gelen yüksek sicakliktaki yanma gazlari (YG) tarafindan isitilarak yanma odasinda (8) gerçeklesecek yanma isleminin daha verimli bir sekilde gerçeklesmesini saglayan bir isi degistirici (5), yanma odasina (8) gönderilecek yakitin (Y) bulundugu bir yakit deposu (6), kontrolcü (2) tarafindan kontrol edilerek bahsedilen yakit deposundan (6) gerekli miktardaki yakitin (Y) çekilmesini saglayan bir yakit pompasi (7), içerisinde kontrolcü (2) tarafindan farkli senaryolar için (batarya dolulugunu devamli olarak mümkün olan en üst seviyede tutmak üzere) belirlenmis olan hava-yakit bilesiminin yanma isleminin gerçeklestigi bir yanma odasi (8). bahsedilen yanma odasinda (8) gerçeklesen yanma islemi sonucunda olusan yüksek enerjili yanma gazlarinin (YG) enerjisiyle döndürülen bir türbin (9)i türbinle (9) ayni saft üzerinde bagli bulunan, türbinin (9) dönmesiyle çalismaya baslayarak alternatif akim elektrik (E) enerjisi üreten ve ürettigi elektrikle (E) öncelikle bahsedilen kompresör motorunun (3) çalistirilmasini ve kompresör motoru (3) çalistirildiktan sonra kalan elektrik (E) enerjinin ise araç bataryasinin (12) sarj edilmesinde kullanilmasini saglayan bir türbin jeneratörü (10), bahsedilen türbin jeneratöründen (10) aldigi alternatif akim elektrik (E) enerjisini araç bataryasinda (12) depolanmaya uygun hale getirmek üzere dönüstüren ve dönüstürdügü enerjiyi araç bataryasina (12) ileten bir güç dönüstürücü (11) sistem bilesenlerini ihtiva etmektedir.

Bulus konusu mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistemde yanma odasindan (8) gelen egzoz gazlarinin enerjisi türbine (9) bagli olarak bulunan türbin jeneratörü (10) tarafindan elektrik enerjisine çevrilmektedir. Yanma odasinda (8) ihtiyaç duyulan basinçli hava ise ayri bir motor (kompresör motoru (3)) ile sürülen kompresör (4) tarafindan saglanmaktadir. Kompresör motorunu (3) sürmek için ihtiyaç duyulan elektrik enerjisi ise türbin jeneratörü (10) tarafindan saglanmaktadir. Türbin jeneratörünün (10) kompresör motorunu (3) sürdükten sonra kalan elektrik enerjisiyle araç bataryasi (12) sarj edilmektedir. Menzil uzatici (1) sistemde yer alan kontrolcü (2) yanma odasi (8) çikisindaki egzoz sicakligina, türbinjeneratörünün (10) ürettigi enerji miktarina ve araç bataryasi (12) doluluguna göre kompresör motor (3) sürücüsünü ve yakit pompasini (7) kontrol etmektedir. Böylece kontrolcü (2), türbin (9) malzemesinin dayanacagi sicaklik üst Iimitinin altinda kalacak sekilde yanma odasi (8) çikisindaki egzoz gazi sicakliklarini maksimum yapacak olan hava-yakit debi ve basinçlarini ayarlamaktadir. Böylece türbine (9) gelen egzoz gazi enerjisi arttikça türbine (9) bagli türbin jeneratörünün (10) üretecegi güç de artmaktadir. Ayrica kontrolcü (2), üretilen gücü güç dönüstürücüden (11) aldigi verilerle izlemektedir. Kontrolcünün (2) asil amaci araç bataryasindaki (12) dolulugu en yüksek seviyede tutmaktir. Bu sebeple kontrolcü (2), araç elektronik kontrol ünitesinden (15) aldigi verilerle araç bataryasinin (12) dolulugunu izleyerek menzil uzatici (1) sistemin devreye alinip alinmayacagini belirlemekte ve eger devreye alinacaksa yeterli oranda çalismasini saglamaktadir.

Mevcut bulusun alternatif yapilanmalarinda elektrik miktarini arttirmak amaciyla türbin (9) sayisi (kademe) arttirilabilmektedir. Söz konusu birden fazla türbinin (9) birinin çikisi digerinin girisine bagli olacak sekilde seri olarak çalisabilecegi gibi, paralel olarak baglanarak farkli sirayla devreye girmeleri ve farkli amaçlar için kullanilabilmeleri mümkündür.

Ayrica mevcut bulusun alternatif yapilanmalarinda yanma odasina (8) gönderilen havanin basincini ve debisini arttirmak amaciyla birden çok kompresör (4) seri veya paralel olarak baglanarak kullanilabilmektedir.

Bulus konusu mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistemin çalisma prensibi asagidaki gibidir; Kontrolcü (2) tarafindan kontrol baglantisi (KB) verileriyle kontrol edilerek sürülen kompresör motoru (3), araç bataryasindan (12) aldigi ilk hareket enerjisiyle (IHE) kompresörü (4) çalistirir. Çalismaya baslayan kompresör (4) dis ortamdan havayi (H) emer ve yanma odasina (8) gönderilecek havanin (H) basincini ve debisini saglar. Mevcut bulusun alternatif yapilanmalarinda yanma odasina (8) gönderilen havanin (H) basincini ve debisini arttirmak amaciyla birden çok kompresörün (4) seri veya paralel olarak baglanmasi mümkün olup bu durumda kontrolcü (2) tüm kompresörlerin (4) ayri ayri kontrollerini saglamaktadir.

Kompresör (4) çikisindaki basinçlandirilmis hava (H) isi degistiriciden (5) geçirilerek türbin (9) çikisindan gelen yüksek sicakliktaki yanma gazlari (YG) tarafindan isitilir. Böylece isinan hava (H) ile birlikte yanma odasinda (8) gerçeklesecek yanma isleminin daha da verimli gerçeklesmesi saglanmaktadir. kontrol baglantisi (KB) verileriyle kontrol edilen yakit pompasi (7) vasitasiyla yakit deposundan (6) çekilen gerekli miktardaki yakit (Y) ile birlikte yanar.

Yanma odasinda (8) gerçeklesen yanma islemi sonucunda ortaya çikan yanma gazi (YG) türbine (9) gönderilir. Yüksek enerjili yanma gazi (YG) türbini (9) döndürür. Böylece, dönen türbin (9) ile ayni saft üzerinde bagli bulunan türbin jeneratörünün (10) çalismasi ve alternatif akim elektrik (E) üretmesi saglanir. Mevcut bulusun alternatif yapilanmalarinda sistemde birden fazla türbinin (9) seri veya paralel olarak baglanmasi mümkün olup bu durumda yanma odasindan (8) çikan yüksek enerjili yanma gazi (YG) tek bir türbine (9) ya da farkli sirayla devreye alinabilecek birden fazla türbine (9) gönderilerek farkli amaçlar için kullanilabilmektedir.

Türbin jeneratörü (10) tarafindan üretilen elektrik (E) öncelikle kompresör motorunun (3) çalistirilmasi için kullanilmaktadir. Kompresör motoru (3) çalistirildiktan sonra kalan elektrik (E) enerjisi ise araç bataryasinda (12) depolanmaya uygun hale getirilmek üzere güç dönüstürücüde (11) dönüstürülmektedir. Güç dönüstürücü (11) vasitasiyla bataryanin kullanilabilecegi hale getirilen elektrik (E) enerjisi araç bataryasina (12) gönderilerek araç bataryasinin (12) sarj edilmesi saglanmaktadir.

Mevcut bulus konusu menzil uzatici (1) vasitasiyla araç bataryasinda (12) depolanan enerji, araç güç dönüstürücüsü (13) vasitasiyla araç elektrik motorunun (14) kullanima uygun hale getirilmektedir.

Tüm bu islemler gerçeklesirken kontrolcü (2) bataryadaki dolulugu en yüksek seviyede tutmak üzere; araç elektronik kontrol ünitesinden (15) aldigi kontrol baglantisi (KB) verileriyle araç bataryasinin (12) doluluk miktarini, yanma odasindan (8) aldigi kontrol baglantisi (KB) verileriyle yanma odasindaki (8) sicaklik degerini ve güç dönüstürücü (11) üniteden aldigi kontrol baglantisi (KB) verileriyle türbin jeneratörü (10) tarafindan üretilen elektrik (E) enerjisi miktarini izleyerek menzil uzatici (1) sistemin çalistirip çalistirilmayacagina karar vermekte ve eger çalistirilacaksa da yeterli oranda (gerekli hava- yakit miktar ve orani) çalismasini saglamaktadir.

Teknigin bilinen durumundaki mikro gaz türbinine sahip menzil uzaticilarda kompresör türbin tarafindan sürüldügünden sistemde kompresörün ve türbinin ayni saft üzerinde baglanmasi gerekmektedir. Ancak mevcut bulus konusu mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistem ve yöntem sayesinde kompresör (4) ayri bir elektrik motoru olan kompresör motoru (3) tarafindan sürülmektedir. Mevcut sistemimizde yer alan kompresör motoru (3) ilk hareket enerjisini (IHE) araç bataryasindan (12) almakta olup devamindaki enerjiyi ise türbinle (9) ayni saft üzerinde bagli olarak çalisan türbin jeneratöründen (10) saglamaktadir. Böylece kompresörün (4) ve türbinin (9) birbirinden bagimsiz olarak kontrol edilmesi (ayri ayri istenen devirlerde çalistirilmasi), yanma odasina (8) gönderilen hava (H) basincinin istenen seviyede tutulmasi, yanma isleminin optimum sekilde gerçeklesmesi, türbine (9) aktarilan yanma gazlarinin (YG) ve dolayisiyla türbin jeneratöründe (10) üretilen elektrik (E) enerjisi miktarinin maksimuma çikarilmasi, türbin ve kompresörün ayni saft üzerinde olmasindan kaynaklari yataklama ve yaglama ihtiyacinin, dolayisiyla da yaglama sisteminin getirdigi fazladan parça ve bakim maliyetlerinin ortadan kaldirmasi, iki yönlü olan elektrik makinalari yerine tek yönlü çalisan ayri ayri jeneratör ve motor kullanilmasi sayesinde verimin arttirilmasi, kompresörün (4) türbin (9) tarafindan gelen sicakliklardan dogrudan etkilenmesi engellendigi için kompresörün (4) malzeme seçiminde özgür olunarak daha düsük maliyetli malzemelerle çalisilabilmesi, sistem elemanlari arasindaki yakin pozisyonlama zorunlulugunun ortadan kaldirilarak gaz akis sistemindeki kayiplari arttiran kivrimli baglanti sayisinin ve keskin dönüslerin azalmasi, kompresörün (4) türbin (9) yerine kompresör motoruyla (3) sürülmesiyle sistemin tepki hizinin artmasi, kompresör (4) ve türbin (9) boyutlarinin birbirinden bagimsiz seçilebilmesi mümkün olmaktadir.

Claims (1)

1. ISTEMLER Bulus, menzil uzatici (1) sistemin çalistirilip çalistirilmayacagina karar veren bir kontrolcü (2), bahsedilen kontrolcünün (2) belirlemesiyle devreye sokularak dis ortamdan havayi (H) emen ve yanma odasina (8) gönderilecek havanin (H) basincini ve debisini saglayan bir kompresör (4), yanma odasina (8) gönderilecek yakitin (Y) bulundugu bir yakit deposu (6), yakit deposundan (6) yakitin (Y) çekilmesini saglayan bir yakit pompasi (7), içerisinde hava-yakit bilesiminin yanma isleminin gerçeklestigi bir yanma odasi (8), bahsedilen yanma odasinda (8) gerçeklesen yanma islemi sonucunda olusan yüksek enerjili yanma gazlarinin (YG) enerjisiyle döndürülen bir türbin (9), alternatif akim elektrik (E) enerjisini araç bataryasinda (12) depolanmaya uygun hale getirmek üzere dönüstüren ve bataryanin kullanabilecegi hale getirilmis elektrik (E) enerjisini araç bataryasina (12) ileten bir güç dönüstürücü (11) içeren, bataryali elektrikli araçlarin iki sarj islemi arasindaki sürenin dolayisiyla katedilen menzilin arttirilmasini saglayan mikro gaz türbinine sahip bir menzil uzatici (1) sistem olup, özelligi; teknigin bilinen durumundaki mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici sistemlerde kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasindan kaynaklanan problem ve dezavantajlari ortadan kaldirmak üzere; kompresörün (4) ve türbinin (9) ayri saftlar üzerinde bulunmalariyla ve ayri saftlarda bulunmalarini mümkün kilmak üzere; kontrolcü (2) tarafindan kontrol edilerek sürülen ve araç bataryasindan (12) aldigi ilk hareket enerjisiyle (IHE) ayni saft üzerinde bulunan kompresörü (4) çalistiran bir kompresör motoru türbinle (9) ayni saft üzerinde bagli bulunan, türbinin (9) dönmesiyle çalismaya baslayarak alternatif akim elektrik (E) enerjisi üreten ve ürettigi elektrikle (E) öncelikle bahsedilen kompresör motorunun (3) çalistirilmasini saglayan, kompresör motoru (3) çalistirildiktan sonra kalan elektrik (E) enerjini ise araç bataryasinda (12) depolanmaya uygun hale getirilmek üzere güç dönüstürücüsüne (11) gönderen bir türbin jeneratörü (10) içermesiyle karakterize edilmesidir. Istem 1 e göre bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistem olup, özelligi; bahsedilen kompresör (4) çikisindaki basinçlandirilmis havanin (H) yanma odasinda (8) gerçeklesecek yanma isleminin daha verimli bir sekilde gerçeklesmesini saglamak üzere; türbin (9) tarafindan gelen yüksek sicakliktaki yanma gazlari (YG) vasitasiyla kompresör (4) çikisindaki basinçlandirilmis havanin (H) isitilmasini saglamak için kompresör (4) çikisi ile yanma odasi (8) girisi arasinda konumlandirilan bir isi degistirici (5) bilesen içermesiyle karakterize edilmesidir. Bulus, menzil uzatici (1) sistemin çalistirilip çalistirilmayacagina karar veren bir kontrolcü (2), ilk hareket enerjisini (IHE) araç bataryasindan (12) alan ve bahsedilen kontrolcü (2) tarafindan kontrol edilerek sürülen bir kompresör motoru (3), bahsedilen kompresör motorunun (3) çalismasiyla devreye sokularak dis ortamdan havayi (H) emen ve yanma odasina (8) gönderilecek havanin (H) basincini ve debisini saglayan bir kompresör (4), bahsedilen kompresör (4) çikisindaki basinçlandirilmis havanin (H) türbin (9) tarafindan gelen yüksek sicakliktaki yanma gazlari (YG) tarafindan isitilarak yanma odasinda (8) gerçeklesecek yanma isleminin daha verimli bir sekilde gerçeklesmesini saglayan bir isi degistirici (5), yanma odasina (8) gönderilecek yakitin (Y) bulundugu bir yakit deposu (6), yakit deposundan (6) yakitin (Y) çekilmesini saglayan bir yakit pompasi (7), içerisinde hava-yakit bilesiminin yanma isleminin gerçeklestigi bir yanma odasi (8), bahsedilen yanma odasinda (8) gerçeklesen yanma islemi sonucunda olusan yüksek enerjili yanma gazlarinin (YG) enerjisiyle döndürülen bir türbin (9), türbinle (9) ayni saft üzerinde bagli bulunan, türbinin (9) dönmesiyle çalismaya baslayarak alternatif akim elektrik (E) enerjisi üreten ve ürettigi elektrikle (E) öncelikle bahsedilen kompresör motorunun (3) çalistirilmasini ve kompresör motoru (3) çalistirildiktan sonra kalan elektrik (E) enerjinin ise araç bataryasinin (12) sarj edilmesinde kullanilmasini saglayan bir türbin jeneratörü (10), alternatif akim elektrik (E) enerjisini araç bataryasinda (12) depolanmaya uygun hale getirmek üzere dönüstüren ve bataryanin kullanabilecegi hale getirilmis elektrik (E) enerjisini araç bataryasina (12) ileten bir güç dönüstürücü (11) içeren, bataryali elektrikli araçlarin iki sarj islemi arasindaki sürenin dolayisiyla katedilen menzilin arttirilmasini saglayan mikro gaz türbinine sahip bir menzil uzatici (1) çalisma yöntemi olup, özelligi; kontrolcü (2) tarafindan kontrol baglantisi (KB) verileriyle kontrol edilerek sürülen kompresör motorunun (3) araç bataryasindan (12) aldigi ilk hareket enerjisiyle (IHE) kompresörü (4) çalistirmasi, çalismaya baslayan kompresörün (4) dis ortamdan havayi (H) emmesi ve yanma odasina (8) gönderilecek havanin (H) basincini ve debisini saglamasi, yanma odasina (8) gönderilen havanin (H) basincini ve debisini arttirmak amaciyla birbirine seri veya paralel baglanmis birden çok kompresörün (4) oldugu alternatif yapilanmalarda kontrolcünün (2) tüm kompresörlerin (4) ayri ayri kontrollerini saglamasi, kompresör (4) çikisindaki basinçlandirilmis havanin (H) isi degistiriciden (5) geçirilerek türbin (9) çikisindan gelen yüksek sicakliktaki yanma gazlari (YG) tarafindan isitilmasi, isi degistiriciden (5) çikan havanin (H) yanma odasina (8) gönderilmesi ve burada, kontrolcü tarafindan (2) kontrol baglantisi (KB) verileriyle kontrol edilen yakit pompasi (7) vasitasiyla yakit deposundan (6) çekilen gerekli miktardaki yakit (Y) ile birlikte yanmasi, yanma odasinda (8) gerçeklesen yanma islemi sonucunda ortaya çikan yanma gazinin (YG) türbine (9) gönderilmesi, yüksek enerjili yanma gazinin (YG) türbini (9) döndürmesi, böylece, dönen türbin (9) ile ayni saft üzerinde bagli bulunan türbin jeneratörünün (10) çalismasinin ve alternatif akim elektrik (E) üretmesinin saglanmasi, birden fazla türbinin (9) seri veya paralel olarak baglanmis oldugu alternatif yapilanmalarda yanma odasindan (8) çikan yüksek enerjili yanma gazinin (YG) tek bir türbine (9) ya da farkli sirayla devreye alinabilecek birden fazla türbine (9) gönderilerek farkli amaçlar için kullanilabilmesi, türbin jeneratörü (10) tarafindan üretilen elektrigin (E) öncelikle kompresör motorunun (3) çalistirilmasi için kullanilmasi, kompresör motoru (3) çalistirildiktan sonra kalan elektrik (E) enerjisinin ise araç bataryasinda (12) depolanmaya uygun hale getirilmek üzere güç dönüstürücüde (11) dönüstürülmesi, güç dönüstürücü (11) vasitasiyla bataryanin kullanabilecegi hale getirilmis elektrik (E) enerjisinin araç bataryasina (12) gönderilerek araç bataryasinin (12) sarj edilmesinin saglanmasi islem adimlarini içermesiyle karakterize edilmesidir. istem 1 veya 2 ye göre bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistem olup, özelligi; hem jeneratör hem de motor olarak çift yönlü çalismasindan dolayi verimi düsük olan elektrik makineleri yerine tek yönlü olmasindan dolayi verimi yüksek olan türbin jeneratörü (10) ve kompresör motorunun (3) kullanilmasiyla karakterize edilmesidir. istem 3 e göre bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) çalisma yöntemi olup, özelligi; farkli senaryolarda dahi araç bataryasinin (12) doluluk miktarini devamli olarak mümkün olan en üst seviyede tutmak üzere; kontrolcünün (2) araç elektronik kontrol ünitesinden (15) aldigi kontrol baglantisi (KB) verileriyle araç bataryasinin (12) doluluk miktarini, yanma odasindan (8) aldigi kontrol baglantisi (KB) verileriyle yanma odasindaki (8) sicaklik degerini ve güç dönüstürücü (11) üniteden aldigi kontrol baglantisi (KB) verileriyle türbin jeneratörü (10) tarafindan üretilen elektrik (E) enerjisi miktarini izleyerek sistemin çalistirilip çalistirilmayacagina karar vermesiyle ve eger çalistirilacaksa yeterli oranda çalistirilmasini saglamasiyla karakterize edilmesidir. istem 5 e göre bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) çalisma yöntemi olup, özelligi; sistemin yeterli oranda çalismasini saglamak üzere; kontrolcünün (2) anlik senaryolar için gerekli oldugunu tespit ettigi hava-yakit miktarini ve oranini yanma odasina (8) gönderebilmesi için kontrol baglantilari (KB) vasitasiyla kompresör motorunun (3) ve yakit pompasinin (7) çalisma sekillerini ve sürelerini devamli olarak yönetmesiyle karakterize edilmesidir. istem 4 e göre bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistem olup, özelligi alternatif yapilanmalarinda birden fazla türbin (9) içermesiyle karakterize edilmesidir. Önceki istemlerden herhangi birine göre bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistem olup, özelligi birden fazla türbin (9) oldugu yapilanmalarda türbinlerden (9) birinin çikisi digerin girisine bagli olacak sekilde seri olarak çalisabilecekleri gibi, farkli amaçlar için kullanilabilmek üzere türbinlerin (9) birbirine paralel sekilde baglanip ayni veya farkli sirayla devreye girebilmeleriyle karakterize edilmesidir. Istem 7 ye göre bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistem olup, özelligi alternatif yapilanmalarinda birden fazla kompresör (4) içermesiyle karakterize edilmesidir. Önceki istemlerden herhangi birine göre bir mikro gaz türbinine sahip menzil uzatici (1) sistem olup, özelligi birden fazla kompresör (4) oldugu yapilanmalarda kompresörlerden (4) birinin çikisi digerin girisine bagli olacak sekilde seri olarak çalisabilecekleri gibi, farkli amaçlar için kullanilabilmek üzere kompresörlerin (4) birbirine paralel sekilde baglanip ayni veya farkli sirayla devreye girebilmeleriyle karakterize edilmesidir.