МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО БЫСТРОЙ ЗАРЯДКИ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА Российский патент 2021 года по МПК B60L53/56 B60P3/14 

Область техники

Изобретение относится к областям энергетики и транспорта и предназначено для быстрой зарядки электроаккумуляторов электротранспорта, находящегося на удалении от стационарных источников электропитания.

Уровень техники

Известны стационарные станции для зарядки аккумулятора электромобиля, содержащее источник тока малой мощности, например солнечные панели, накопитель энергии, с одной стороны соединенный с источником тока, а с другой - предназначенный для соединения с аккумулятором электромобиля (заявка US 20120313568, А1, 2012). Это устройство принято за аналог. Недостатком аналога является невозможность.

Известно устройство мобильной зарядной станции с маховиками, описанное в патенте CN 111439154 А. Устройство содержит транспортное средство, источник питания, выполненный в виде кинетических накопителей энергии, блок управления преобразованием мощности, и др. компоненты. Это устройство принято за прототип. Недостатком прототипа является отсутствие решений по снижению гироскопических нагрузок от вращающихся маховиков, могущих серьезно повлиять на устойчивость и безопасность движения транспортного средства в составе мобильной зарядной станции.

Задача изобретения - обеспечить отсутствие воздействия гироскопических моментов от вращающихся маховиков (в данной заявке - супермаховиков) на транспортное средство мобильного устройства быстрой зарядки. Это транспортное средство обычно представляет собой автомобиль с грузовой платформой, несущей маховики - накопители кинетической энергии. Ввиду того, что накопленная там энергия достаточна велика, момент количества движения всех маховиков накопителей достаточно высок и может оказать сильное гироскопическое воздействие на транспортное средство мобильного устройства, которое может совершать достаточно быстрые угловые перемещения - повороты, подъемы-спуски, боковые колебания, что будет сильно влиять на устойчивость транспортного средства и легко может привести к его аварии. Опасность такой аварии сильно усугубляются наличием достаточно большого количества быстровращающихся маховиков, достаточно опасных при их повреждениях.

Все это требует сильного уменьшения вплоть почти до отсутствия гироскопических нагрузок от вращающихся маховиков на транспортное средство мобильного устройства. Решению этой задачи и посвящена данная заявка на изобретение.

Техническая задача решается тем, что предложено мобильное устройство быстрой зарядки электротранспорта, включающее транспортное средство, на борту которого расположены: источник электропитания с маховичной системой накопления энергии, системы управления с преобразователями напряжения и тока, характеризующиеся тем, что система накопления энергии включает четное количество маховиков, расположенных на единой раме, с одинаковыми моментами инерции и с параллельно расположенными осями вращения, половина из которых вращаются в сторону противоположную другой половине.

Следующим отличием является то, что при четном количестве рам, маховики, расположенные на первой половине рам вращаются в сторону противоположную вращению маховиков, расположенных на второй половине рам.

Другим отличием является то, что маховики накопителей выполнены вращающимися в разные стороны с синхронными частотами вращения.

Еще одним отличием является то, что оси вращения маховиков выполнены с одинаковым направлением и с различными расположениями в пространстве.

Другим отличием является то, что число маховиков, вращающихся в разные стороны одинаково.

Следующим отличием является то, что введены общая рама для пар маховиков, вращающихся в разные стороны и упругие опоры с равной жесткостью, связывающие маховичные накопители с вышеупомянутой общей рамой.

Другим отличием является то, что маховичная система накопления выполнена на основе ленточных разрывобезопасных супермаховиков.

Последним отличием является то, что оси вращения маховиков расположены горизонтально.

Краткое описание изображений

На фиг. 1 изображена трехмерная модель мобильного транспортного средства быстрой зарядки электротранспорта.

На фиг. 2-4 изображены схемы вращения маховиков в единичной секции

На фиг. 5 изображена схема вращения маховиков в двухсекционном исполнении

Раскрытие изобретения

Мобильное устройство быстрой зарядки электротранспорта (фиг. 1 - фиг. 5) состоит из транспортного средства 1 на борту, которого расположен источник электропитания, с четными группами накопителей кинетической энергии 2 и обратимыми электромашинами 3, закрепленных на общей раме 4 с помощью упругих опор 5. Общая рама 4 состоит из одной или нескольких четного числа секций 6. На каждой секции 6 расположены накопители кинетической энергии 2, образующие четные горизонтальные ряды 7 и вертикальные ряды 8. Обратимые электромашины 3 накопителя кинетической энергии 2 связаны с системой управления 9. Накопители кинетической энергии 2 состоят из маховиков (в данном случае - ленточных разрывобезопасных супермаховиков) 10 с одинаковыми моментами инерции во всех горизонтальных 7 и вертикальных 8 рядах каждой секции 6. А суммарные моменты инерции маховиков каждой из секций 6 равны между собой. Все маховики 10 вращаются с одинаковой угловой скоростью. Энергия с маховиков 10 с помощью обратимых электромашин 3 и системы управления 9 передается по кабелю 11 на зарядно/разрядный разъем 12, подключаемый к заряжаемому электротранспорту или к электросети для зарядки накопителей энергии 2.

Работа устройства

Транспортное средство 1 должно легко перемещаться между стационарными источниками электроэнергии, например, мощными трансформаторными подстанциями и произвольно расположенными и нуждающимися в зарядке электротранспортом, например, электромобилями, электробусами и пр.. Маховики 10, кинетического накопителя энергии 2, с помощью обратимых электромашин 3 в режиме двигателя, раскручиваются на осях вращения, приобретая кинетический момент, который вызывает гироскопические нагрузки на подшипники маховика 10, а далее на упругие опоры 5 на общей раме 4. Направление гироскопических нагрузок зависит от направления вращения маховика 10. При угловом перемещении транспортного средства 1 возникающие гироскопические нагрузки, весьма большие при данных размерах и частотах вращения маховика 10, могут серьезно на устойчивость транспортного средства 1 и даже вызвать его опрокидывание при поворотах и резких маневрах. Для предотвращения действия гироскопических нагрузок на транспортное средство 1 можно половину всех маховиков вращать в одну сторону, а оставшуюся половину - в другую сторону. Тогда сумма гироскопических моментов, действующих на транспортное средство 1 теоретически будет равна нулю, при одинаковых размерах и массах (моментах инерции) и частотах вращения маховиков 10. При этом для осуществления этого общее число кинетических накопителей энергии 2 должно быть четным. На фиг. 2 - фиг. 4 изображены различные направления вращения маховиков 10 на своих осях, расположенных на одной секции 6, а на фиг. 5 изображены различные направления вращения маховиков 10, расположенных в разных секциях 6, жестко связанных между собой на общей раме 4. Система управления 9 служит для контроля частот вращения маховиков 10 и приема/отдачи энергии между кинетическими накопителями 2 и сетью или заряжаемым электротранспортом.

Изобретение относится к мобильному устройству быстрой зарядки электротранспорта, расположенному на борту транспортного средства. Устройство быстрой зарядки содержит: источник электропитания с маховичной системой накопления энергии, систему управления с преобразователями напряжения и тока. Система накопления энергии включает четное количество маховиков. Маховики расположены на единой раме. Маховики имеют одинаковые моменты инерции и параллельно расположенные оси вращения. Половина маховиков вращаются в противоположную сторону относительно другой половины маховиков. Достигается снижение влияния гироскопического эффекта от маховичной системы накопления энергии на транспортное средство. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Мобильное устройство быстрой зарядки электротранспорта, расположенное на борту транспортного средства, при этом устройство быстрой зарядки содержит: источник электропитания с маховичной системой накопления энергии, системы управления с преобразователями напряжения и тока, отличающееся тем, что система накопления энергии включает четное количество маховиков, расположенных на единой раме, с одинаковыми моментами инерции и с параллельно расположенными осями вращения, половина из которых вращается в сторону, противоположную другой половине.

2. Мобильное устройство быстрой зарядки электротранспорта по п. 1, отличающееся тем, что при четном количестве рам, маховики, расположенные на первой половине рам, вращаются в сторону, противоположную вращению маховиков, расположенных на второй половине рам.

3. Мобильное устройство быстрой зарядки электротранспорта по п. 1, отличающееся тем, что маховики накопителей выполнены вращающимися в разные стороны с синхронными частотами вращения.

4. Мобильное устройство быстрой зарядки электротранспорта по п. 1, отличающееся тем, что оси вращения маховиков выполнены с одинаковым направлением и с различными расположениями в пространстве.

5. Мобильное устройство быстрой зарядки электротранспорта по п. 1, отличающееся тем, что число маховиков, вращающихся в разные стороны, одинаково.

6. Мобильное устройство быстрой зарядки электротранспорта по п. 1, отличающееся тем, что введены общая рама для пар маховиков, вращающихся в разные стороны, и упругие опоры с равной жесткостью, связывающие маховичные накопители с вышеупомянутой общей рамой.

7. Мобильное устройство быстрой зарядки электротранспорта по п. 1, отличающееся тем, что маховичная система накопления выполнена на основе ленточных разрывобезопасных супермаховиков.

8. Мобильное устройство быстрой зарядки электротранспорта по п. 1, отличающееся тем, что оси вращения маховиков расположены горизонтально.