Мобильное зарядное устройство

Полезная модель относится к возобновляемым источникам энергии и предназначено для выработки электроэнергии с целью электрической зарядки гибридных и электрических автомобилей, а также автомобилей, имеющих маховичные накопители энергии, обеспечивающих улучшение экологии окружающей среды.
Уровень техники
Известно мобильное устройство для зарядки беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки (патент РФ на полезную модель №185053, кл. 64 с25/00, 2018 г.), применение которой позволит: снизить трудоемкость обслуживания беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, повысить, улучшить их условия хранения и транспортировки.
Известна зарядная станция для электрического транспорта (патент РФ №2691386, 2019 г.) содержащая, по меньшей мере, три зарядных блока, каждый из которых соединен с отдельным модулем накопления энергии, которые последовательно соединены через контроллер заряда и распределения электроэнергии, соединенный через средство контроля и учета электроэнергии с внешней электросетью, с отдельными модулями генерации, выполненными соответственно на солнечных батареях на по меньшей мере одном ветрогенераторе.
Известна многофункциональная автономная гибридная электрозарядная станция (патент РФ №2534329, кл. F24J 2/42, 2014 г), в которой представлена взаимосвязь между элементами, входящими в ее конструкцию, а также приведено функциональное взаимодействие этих элементов станции, позволяющая независимо от традиционных источников энергии проводить электрическую зарядку гибридных и электрических автомобилей, а также автомобилей, имеющих маховичные накопители энергии; совместно использовать возобновляемые источники энергии Солнца, Земли и ветра в любое время суток круглый год.
Наиболее близким по конструкции является техническое решение (патент РФ на изобретение, №2633315, кл. F02D 9/04, 2017 г.), содержащее двигатель внутреннего сгорания с коллектором и выходным патрубком для выхлопных газов, турбину, приводимую в действие, посредством выхлопных газов, генератор для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию, аккумуляторную батарею, заряжаемую энергией рекуперированной из выхлопных газов турбиной.
Недостатком известного технического решений является сложность конструкции из-за непосредственных механических соединений, распределяющих энергию турбины на работу генератора и обратно на коленчатый вал и соответственно низкий срок эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, из-за длительных периодов его работы, в результате значительная часть энергии (2/3 от всей энергии) двигателя расходуется на тепловые потери, кроме того, отсутствует возможность зарядки внешних потребителей, а именно сторонних гибридных и электрических автомобилей, а также автомобилей, имеющих маховичные накопители энергии, обеспечивающих улучшение экологии окружающей среды.
Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение возможности зарядки внешних потребителей энергией рекуперированной из выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.
Технический результат достигается тем, что в мобильном зарядном устройстве, включающем двигатель внутреннего сгорания с коллектором и выходным патрубком для выхлопных газов, турбину из корпуса с крыльчаткой, приводимую в действие посредством выхлопных газов, генератор для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию, аккумуляторную батарею, заряжаемую энергией, рекуперированной из выхлопных газов турбиной, согласно полезной модели между турбиной, приводимой в действие посредством выхлопных газов, и генератором для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию установлена планетарная передача, на входном валу которой установлена турбина, а выходной вал планетарной передачи сообщен с генератором для преобразования механической энергии в электрическую энергию, при этом скорость вращения входного вала планетарной передачи больше скорости ее выходного вала в 5-7 раз.
Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что за счет планетарной передачи установленной между турбиной, приводимой в действие посредством выхлопных газов, и генератором для преобразования механической энергии обеспечивается оптимизация вырабатываемой полезной электрической энергии, которая заряжает аккумуляторную батарею, в результате двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии покоя значительный промежуток времени, что увеличивает срок его эксплуатации и сокращает его энергию, затрачиваемую на тепловые потери.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображен общий вид мобильного зарядного устройства, в аксонометрии.
На графических материалах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания сущности технического решения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, не представлены.
Мобильное зарядное устройство содержит двигатель внутреннего сгорания 1 (далее ДВС) с коллектором 2 и выходным патрубком 3 для выхлопных газов, турбину, состоящую из корпуса 4 и крыльчатки 5, приводимую в действие посредством выхлопных газов ДВС. Турбина с одной стороны соединена с выходным патрубком 2, с другой стороны - комплектом выхлопных механизмов 6. На входном валу 7 планетарной передачи 8 расположена крыльчатка 5 турбины, а ее выходной вал 9 сообщен с генератором 10 для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию, который через электропровода 11 соединен с аккумуляторной батареей 12 для ее зарядки энергией, рекуперированной из выхлопных газов. В мобильном зарядном устройстве между турбиной, приводимой в действие посредством выхлопных газов, и генератором 10 для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию установлена планетарная передача 8. Скорость вращения входного вала 7 планетарной передачи 8 больше скорости ее выходного вала 9 в 5-7 раз.
Мобильное зарядное устройство работает следующим образом.
После сгорания рабочей смеси в двигателе внутреннего сгорания 1 выхлопные газы попадают в коллектор 2, и через выходной патрубок 3 поступают в корпус 4, и воздействуют на крыльчатку 5, которая начинает вращаться и передавать крутящий момент на входной вал 7 планетарной передачи 8, ее выходной вал 9 передает вращение генератору 10. Генератор 10, за счет крутящего момента, вырабатывает электрический ток, который передается по проводам 11 на аккумуляторную батарею 12, к которой подключаются внешние потребители.
Для того, чтобы обеспечить уменьшение скорости входного вала 7 в 5-7 раз относительно выходного вала 9 используют многоступенчатую планетарную передачу, которая позволит уменьшить частоту вращения выходного вала 9 до оптимальной, за счет чего ДВС находится в состоянии покоя значительный промежуток времени.