Способ генерации мощности для работы транспорта с электрическим приводом и устройство генерации мощности - RU2738494C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области транспорта, в частности к транспорту с электрическим приводом.

Известны и широко применяются способы обеспечения работы транспорта с электрическим приводом, в частности, способы зарядки и подзарядки аккумуляторов электрического транспорта путем передачи мощности через контактные линии. Известны так же способы зарядки аккумуляторов электрического транспорта посредством подключения к источнику электрической мощности на стоянке.

Недостатком указанных способов является зависимость электрического транспорта от внешних источников электрической мощности, контактных линий и точек подключения.

Известен так же способ автономной подзарядки аккумуляторов электрического транспорта за счет мощности торможения путем рекуперации ее части посредством переключения электромотор-генератора привода электротранспорта из режима мотора в режим генератора во время торможения. Недостатком указанного способа является то, что количество части мощности торможения не достаточно для зарядки/подзарядки аккумулятора для автономного движения электрического транспорта. (http://electrik.info/main/fakty/1172-rekuperaciya-elektricheskoy-energii/html)

Наиболее близким является способ автономного электропитания и зарядки аккумуляторов электрического транспорта, при котором в качестве источника используют световую солнечную мощность, преобразуемую в электрическую мощность посредством солнечных элементов.

Недостатками указанного способа являются низкий КПД солнечных элементов, суточная, погодная и ориентационная зависимость, громоздкость, большая площадь солнечных элементов и неудобство их размещения на электрическом транспорте. Главным недостатком указанного способа является то, что тепловая мощность солнечного излучения и среды в которой находится транспорт, а так же тепловая мощность выделяемая электрическим приводом для работы транспорта не используется. (https://mirenergii.ru/energiyasolnca/avtomobil-na-solnechnyx-batareyax-mif-ili-realnost/html)

Задача заявляемого изобретения - генерация электрической мощности для зарядки и рабочего питания электрического транспорта как на стоянке так и в движении за счет тепловой мощности окружающей среды - воздуха, воды, грунта, солнечного излучения, мощности потерь привода которую преобразуют в электрическую мощность с помощью термоэлектротрансформатора.

Технический результат, заявленного изобретения выражается в повышении эффективности использования тепловой мощности окружающей среды и тепловой мощности потерь электропривода для работы транспорта с электрическим приводом.

Технический результат достигается тем, что в способе генерации мощности для работы транспорта с электрическим приводом, при котором используют мощность окружающей среды, согласно изобретению, используют тепловую мощность окружающей среды различных видов - воздуха, воды, грунта, солнечного излучения и комбинации видов, которую собирают в конструктивных элементах транспорта, контактирующих с окружающей средой, посредством рабочего тела, находящегося в специальных полостях данных конструктивных элементов, собранную тепловую мощность, трансформируют в механическую, а затем в электрическую в устройстве генерации мощности, размещенном в транспорте с электрическим приводом, при этом, аккумулятор электрического транспорта подключают к электромотор-генератору устройства генерации мощности, вход/выход которого соединен с входом/выходом контроллера, второй вход/выход контроллера соединяют с электрическим приводом транспорта, при этом, тепловую мощность потерь электрического привода рекуперируют в электрическую мощность.

Устройство генерации мощности для работы транспорта с электрическим приводом, для реализации заявляемого способа представляет собой термоэлектротрансформатор, состоящий из испарителя, конденсатора, контроллера, и соединенных между собой турбины, компрессора и электромотор-генератора, при этом, компоненты устройства размещены на электрическом транспорте, испаритель выполнен в виде элементов конструкции транспорта, контактирующих с окружающей средой, вход/выход электромотор-генератора соединен с контроллером, вход/выход которого выполнен с возможностью соединения с аккумулятором транспорта, второй вход/выход контроллера выполнен с возможностью соединения с электрическим приводом транспорта. Так же компрессор, турбина, конденсатор и электромотор-генератор могут быть размещены на одном валу и в одном корпусе.

Схема осуществления способа, объединенная со схемой устройства, представлена на фиг. 1.

Позициями на схеме показан конструктивный элемент электрического транспорта (кузов, фюзеляж, корпус, крыло и др.) 1, термоэлектротрансформатор 2, включающий испаритель 3, конденсатор 4, контроллер 5, компрессор 6, турбину 7, электромотор-генератор 8, аккумулятор транспорта 9, электрический привод транспорта (винт, колесо и др.) 10, место оператора 11.

Способ генерации мощности для работы транспорта с электрическим приводом с использованием устройства генерации мощности осуществляют следующим образом:

Рабочее тело находящееся в специальных полостях конструктивных элементов транспорта, например, таких как корпус, фюзеляж, крылья, палуба, крыша, радиатор и др., контактирующих с окружающей средой и выполняющих функцию испарителя 3, при температуре окружающей среды - воздуха, воды, грунта, солнечного излучения, собирает тепловую мощность как во время движения, так и во время стоянки транспорта. Оператор электрического транспорта, посредством контроллера 5, подключает аккумулятор электрического транспорта 9 к электромотор-генератору 8, который раскручивает компрессор 6 до рабочих оборотов, компрессор 6 перемещает рабочее тело из испарителя 3 в конденсатор 4, при этом, увеличивает давление и температуру рабочего тела, тепловая мощность рабочего тела, накопленная в испарителе 3, концентрируется в конденсаторе 4 по принципу теплового насоса с усредненным коэффициентом трансформации СОР=4 (обратным КПД=25%), далее рабочее тело с высоким давлением и высокой температурой поступает в турбину 7, отдает накопленную тепловую мощность турбине и возвращается в испаритель 3 с низким давлением и с температурой ниже температуры окружающей среды, в испарителе рабочее тело восстанавливает тепловую мощность отданную турбине 7 за счет тепловой мощности окружающей среды. Турбина 7 преобразовывает тепловую мощность рабочего тела в механическую мощность, которая передается компрессору и электромотор-генератору. Поскольку полный КПД турбины 7 с электромотор-генератором существенно превышает 25% (например в турбоэлектрогенераторе Capstone WHG125 КПД составляет 38% https://powerquality.ru/upload/iblock/b9b/capstone-c1000-_-prezentatsiya.pdf), то механической мощности, создаваемой турбиной 7, достаточно для работы компрессора, а избыточную механическую мощность электромотор-генератор преобразовывает в электрическую мощность, которая через контроллер 5 поступает в аккумулятор 9 и привод 10.

Таким образом, способ позволяет заряжать/подзаряжать аккумулятор электрического транспорта как во время стоянки, так и в движении.

Например, способ и устройство при применении на современных легковых электрических автомобилях, у которых средняя емкость штатных аккумуляторов составляет 90 кВт*час, позволяет с помощью термоэлектротрансформатора генерировать электрическую мощность 10 кВт, достаточную для зарядки штатного аккумулятора за 9 часов в режиме стоянки, при этом масса термоэлектротрансформатора (не более 50 кГ) позволяет размещать конструкцию на электрическом автомобиле при незначительном снижении полезной массы автомобиля.

(https://vandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Ffastmb/ru%2Fautonews%2Fautonews_mir%2F3 507-elektromobili-2019-goda-s-bolshim-zapasom-hoda-top-10.html)

Преимуществом способа является возможность автономной генерации мощности для транспорта с электрическим приводом, как во время стоянки, так и во время движения, за счет эффективного использования тепловой мощности окружающей среды - воздуха, воды, грунта, солнечного излучения, а также использования тепловой мощности потерь привода, что повышает эффективность работы электрического транспорта разных видов и модификаций - морского, воздушного, наземно-подземного, космического.

Реферат

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Способ генерации мощности для работы транспорта с электрическим приводом заключается в том, что используют тепловую мощность окружающей среды различных видов: воздуха, воды, грунта, солнечного излучения и комбинации видов, которую собирают в конструктивных элементах транспорта, контактирующих с окружающей средой, посредством рабочего тела, находящегося в специальных полостях данных конструктивных элементов. При этом аккумулятор электрического транспорта подключают к электромотор-генератору устройства генерации мощности, через контроллер, второй вход/выход контроллера соединяют с электрическим приводом транспорта. При этом тепловую мощность потерь электрического привода рекуперируют в электрическую мощность. Также заявлено устройство генерации мощности для транспорта с электрическим приводом, представляющее собой термоэлектротрансформатор, состоящий из испарителя, конденсатора, контроллера и соединенных между собой турбины, компрессора и электромотор-генератора. Технический результат заключается в повышении эффективности использования тепловой мощности окружающей среды для работы транспорта с электрическим приводом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула