Устройство для восполнения электроэнергии аккумуляторной батареи транспортного средства

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к устройствам заряда аккумуляторных батарей (АКБ), и может быть использована в различных отраслях народного хозяйства, в том числе в военной промышленности.
Известным аналогом предлагаемой полезной модели является электроустановка с емкостью для зарядки электрических батарей (Пат. РФ №2520918, заявл. 23.02.2010 г., опубл. 27.06.2014 г. бюл. №18. кл. H02J 7/00). Конструкция состоит из преобразователя источника напряжения, сети напряжения переменного тока, соединенной со стороной напряжения переменного тока преобразователя, а также из узла напряжения постоянного тока, соединенного со стороной напряжения постоянного тока преобразователя.
Недостатком аналога являются сложность конструкции, а также вытекающие из этого затраты на реализацию, и потребность в наличии источника внешнего тока.
Наиболее близким к полезной модели по совокупности существующих признаков относится способ и устройство для зарядки энергоаккумулятора (Пат. РФ №2417502, заявл. 26.05.2008 г., опубл. 27.04.2011 г., бюл. №12, кл. H02J 7/14). Задача изобретения, выбранного в качестве прототипа, заключается в создании способа и устройства для достижения более высокого коэффициента полезного действия, а также сохранении емкости и функциональности энергоаккумулятора транспортного средства в течение длительного промежутка времени посредством осуществления зарядки АКБ при помощи контролируемой, в зависимости от измеренной температуры отводящего тепло элемента, горелки, что также позволяет постоянно сохранять требуемый заряд батареи для обеспечения возможности снабжения централизованную систему блокировки замков с радиоуправлением и так далее). Причем при поддержании постоянной температуры горелки, благодаря отводящему тепло элементу, может сохраняться разница температур термоэлемента, необходимая для создания напряжения, в связи с чем достигается постоянный заряд аккумулятора транспортного средства.
Недостатками вышеупомянутого устройства, устраняемыми заявляемой полезной моделью, являются невозможность функционирования разработки при включенном двигателе, неизбежные топливные издержки, необходимые для поддержания функционирования системы, которые могул повлечь за собой дополнительные финансовые затраты.
Анализ известных решений показал, что технической проблемой в данной области является восполнение электроэнергии аккумуляторной батареи транспортного средства посредством использования внешних источников энергии при сведении к минимуму уровня издержек обеспечения бесперебойного функционирования устройства за счет использования альтернативной (возобновляемой) энергии - солнечного света.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели - улучшение топливной экономичности и сокращения объема выбросов отработавших газов транспортного средства в атмосферу, при одновременном повышении долговечности и эксплуатационной надежности энергоаккумулятора.
Для решения указанной проблемы и получения заявленного технического результата устройство для восполнения электроэнергии АКБ включает зарядное устройство, соединенное с энергоаккумулятором и термоэлементом, дополнительно оснащено молекулярным накопителем электроэнергии с блоком управления, обеспечивающим перенаправление к нему избыточной электроэнергии, при этом одна сторона термоэлемента соединена с частью двигателя транспортного средства, обладающей наибольшей теплоемкостью и теплопроводностью, а другая закреплена в воздуховоде, напротив светопроводящего элемента в корпусе транспортного средства.
На чертеже представлен общий вид предлагаемого устройства.
Устройство для восполнения энергии аккумуляторной батареи состоит из зарядного устройства (1), соединенного с энергоаккумулятором (2) и термоэлементом (3), одна из сторон которого соединена с элементом транспортного средства, обладающим наибольшей теплоемкостью и теплопроводностью, например - с блоком цилиндров (4) и радиатором (5), при этом устройство дополнительно оснащено симметричным двуслойным «суперконденсатором» биполярной конструкции в герметичном корпусе - молекулярным накопителем электроэнергии (6) с блоком управления (7), обеспечивающим перенаправление к нему избыточной электроэнергии. Другая сторона термоэлемента (3) закреплена в воздуховоде (8), напротив светопроводящего элемента (9) в корпусе транспортного средства (10).
Работает заявляемое устройство для восполнения энергии аккумуляторной батареи следующим образом: при работе двигателя транспортного средства происходит повышение температуры блока цилиндров (4) и радиатора системы охлаждения (5), в связи с чем происходит нагревание стороны термоэлемента, прилегающей к ним, противоположна же его сторона охлаждается в воздуховоде (8), что дает возможность термоэлементу (3) вырабатывать электроэнергию, которая, поступая в зарядное устройство (1), позволяет ему производить бесперебойное восполнение электроэнергии аккумуляторной батареи (2). Для предотвращения избыточного заряда АКБ (2), при полном восполнении его электроэнергии, блок управления (7) перенаправляет ток, поступающий на зарядное устройство (1), на МНЭ (6) - молекулярный накопитель электроэнергии, до момента полного его заряда. По завершении цикла работы двигателя устройство для восполнения энергии аккумулятора продолжает функционировать до момента полного остывания двигателя и до выравнивания температурных показателей на противоположных сторонах термоэлемента (3).
При незапущенном полностью остывшем двигателе температурная разница противоположных сторон термоэлемента и, как следствие, выработка электроэнергии, обеспечивается изменением температуры, в том числе и в течение суток по следующему сценарию. При похолодании (помимо климатических условий можно учитывать вечернее и ночное время суток) тепловой поток направляется изнутри двигателя на его поверхность через термоэлемент (3). Таким образом, температура внутри двигателя становится выше, чем на его поверхности, вследствие чего, температура стороны термоэлемента (3), прилегающая к двигателю, будет выше по сравнению с температурой внешней стороны, контактирующей с воздухом. При повышении температуры окружающей среды (например, в светлое время суток - утро/день), тепловой поток направляется внутрь двигателя от его поверхности, проходя через термоэлемент (3). Следовательно, по аналогии с примером выше, внутренняя температура двигателя будет ниже, нежели на его поверхности, таким образом, температура стороны термоэлемента (3), контактирующей с двигателем, будет ниже, чем температура внешней стороны, взаимодействующей с воздухом. Помимо этого, в светлое время суток повышение температуры контактирующей с воздухом стороны термоэлемента (3) будет обеспечиваться за счет попадания на него солнечной энергии через светопроводящие элементы (9) - панели солнечной батареи, интегрированные в корпус транспортного средства (10).
В модели также учитывается вероятность отсутствия достаточной мощности термоэлемента (3), как источника тока для зарядного устройства (1), и, следовательно, для восполнения энергии аккумуляторной батареи (2), в том числе при его саморазряде вследствие длительного простоя транспортного средства без запуска двигателя. В таком случае ток поступает на зарядное устройство (1) через блок управления (7) от МНЭ (6), значение саморазряда которого значительно ниже по сравнению с энергоаккумулятором (2).
По сравнению с прототипом, предложенное устройство позволит восполнять электроэнергию аккумуляторной батареи при неработающем двигателе без использования дополнительных топливных ресурсов, полезная модель позволит также улучшить топливную экономичность и сократить объем выбросов отработавших газов транспортного средства в атмосферу, при одновременном повышении долговечности и эксплуатационной надежности энергоаккумулятора.