EE202300003A

EE202300003A - Autonomous mobile power station

Info

Publication number: EE202300003A
Application number: EEP202300003A
Authority: EE
Inventors: Jüri Olt; Tormi Lillerand; Indrek Virro; Armand Pellja; Andrei Jevtuševski; Märt Reinvee; Kaarel Soots
Original assignee: Eesti Maaülikool
Priority date: 2023-01-12
Filing date: 2023-01-12
Publication date: 2024-08-15

Abstract

The subject of the invention is an autonomous mobile power station for the agricultural robot, which contains chassis, photovoltaic panels and charging device for the agricultural robot. Power station contains energy management system and controller unit. Energy management system contains solar energy management system and power generator to supply the battery with electrical energy, auxiliary power supply connection, fuel tank and its supply system. The power station contains controller operating actuators on the basis of input from the sensors in the system.

Description

TEHNIKAVALDKOND TECHNICAL FIELD

Käesolev leiutis kuulub põllumajandusliku masinaehituse valdkonda, täpsemalt mehitamata autonoomsete põllundusmasinate teenindusüksuste hulka ning on kasutatav nende masinate automatiseeritud varustamiseks elektrienergiaga põllumajandus- ja aiandusettevõtetes. The present invention belongs to the field of agricultural mechanical engineering, more specifically to service units for unmanned autonomous agricultural machines, and is used for the automated supply of these machines with electricity in agricultural and horticultural enterprises.

TEHNIKA TASE STATE OF THE ART

Nüüdisaegne põllumajanduse areng liigub tootmisefektiivsuse ja kvaliteedi optimeerimise ning keskkonnamõjude ja tootmisriskide vähendamise suunas. Selleks optimeeritakse tootmise erikulusid, vähendades tööjõukulusid ja parendades tehnoloogiliste masinate tööaja kasutamist. Seda eesmärki võimaldab saavutada autonoomsete põllumajandusmasinate kasutuselevõtt. Modern agricultural development is moving towards optimizing production efficiency and quality, as well as reducing environmental impacts and production risks. To this end, specific production costs are optimized, labor costs are reduced, and the use of technological machinery is improved. This goal can be achieved through the introduction of autonomous agricultural machinery.

Keskkonnasõbralik autonoomne põllundusrobot sisaldab elektriajamit. Sellise masina liikumise ja toimimise energiaallikaks on energiasalvesti ehk aku. Selleks, et põllundusrobot saaks põllul või aiandis efektiivselt ja tõrgeteta töötada, peab selle tööd toetama energiatootmisjaam, mille põhi- ja abifunktsioonid on järgmised: An environmentally friendly autonomous agricultural robot contains an electric drive. The energy source for the movement and operation of such a machine is an energy storage device, or battery. In order for an agricultural robot to work efficiently and without failures in the field or garden, its work must be supported by a power generation station, the main and auxiliary functions of which are as follows:

1) elektrienergia, eelistatult rohenergia, tootmine ja salvestamine; 1) production and storage of electricity, preferably raw energy;

2) autonoomse põllundusroboti töö käigus tühjenenud aku laadimine; 2) charging a battery that has been discharged during the operation of an autonomous farming robot;

3) autonoomse põllundusroboti tühjenenud aku kiire vahetamine energiatootmisjaamas laetud akuga; 3) quickly replacing a discharged battery of an autonomous farming robot with a charged battery at a power generation plant;

4) energiatootmisjaama teisaldatavus. 4) portability of the power generation plant.

Elektrienergiaga varustatus eeldab põllundusroboti elektriajami püsivat varustamist elektrienergiaga põllundusroboti liikumise tagamiseks põllul ja põllundusroboti teenindamiseks ette nähtud tehnoloogiliste seadmete käitamiseks. The supply of electricity requires a permanent supply of electricity to the agricultural robot's electric drive to ensure the movement of the agricultural robot in the field and to operate the technological devices intended to service the agricultural robot.

Vastavalt patendidokumendile US2015349699 Al on tuntud teisaldatav energiatootmisjaam, täpsemalt päikesejaam, mis on ette nähtud pidevaks elektrienergia allikaks mis tahes soovitud kohas. Tuntud päikesejaam sisaldab päikesepaneelidest koostatud liigendilist konstruktsiooni, mis on päikeseenergia tootmiseks lahti võetav ja According to patent document US2015349699 A1, a portable power generation station, more specifically a solar station, is known, which is intended to be a continuous source of electrical energy at any desired location. The known solar station comprises an articulated structure composed of solar panels, which is detachable for the production of solar energy and

transportimiseks kokku pandav üksus. Päikesejaama lahti pakitud päikesepaneelide tõstmiseks on see varustatud ajamiga, täpsemalt teleskoopsilindriga. Tuntud tehnilise lahenduse peamiseks funktsiooniks on elektrienergia tootmine, mis on selle üks põhifunktsioonidest, kuid antud päikesejaam kujutab endast taastuvat kuid juhitamatut elektrienergia tootmise üksust, mille efektiivsus sõltub suurel määral päikesekiirguse intensiivsusest ehk sellest, kas taevas on pilves või pilvitu. Sõltuvust ilmaoludest võib pidada selle tehnilise lahenduse peamiseks puuduseks, sest päikesejaama töö efektiivsuse ebaühtlus võib mõjutada energiatootmisjaama tarbijate tööd. a unit that can be assembled for transportation. It is equipped with a drive, specifically a telescopic cylinder, to lift the unpacked solar panels of the solar station. The main function of the known technical solution is the production of electricity, which is one of its main functions, but this solar station represents a renewable but uncontrollable unit for the production of electricity, the efficiency of which depends largely on the intensity of solar radiation, i.e. on whether the sky is cloudy or clear. The dependence on weather conditions can be considered the main disadvantage of this technical solution, because the unevenness of the efficiency of the solar station can affect the operation of consumers of the energy production station.

Antud leiutisele kõige lähemaks tehniliseks lahenduseks on vastavalt patendidokumendile US2014285005 on tuntud teisaldatav platvormtreiler, mis sisaldab šassiid ja kombineeritud energiajaama, mille moodustavad päikesepaneelidest koostatud päikesejaam ja tuulegeneraator. Tuntud lahenduse päikesepaneelide asendinurk on muudetav ajamiga. Tuntud tehnilise lahenduse puhul on tegemist juba elektrienergia kombineeritud tootmisega, mis on positiivne, kuid ei taga energia täielikku varustuskindlust, sest tegemist on kahe juhitamatu energiaallikaga, milleks on päike ja tuul. Mõlema, nii päikesejaama kui ka tuulegeneraatori tööd ehk elektrienergia tootmise stabiilsust mõjutavad vastavalt päikese vahelduv varjamine liikuvate pilvede poolt kui ka tuulekiiruse sage muutumine, eriti ebasoodsate ja heitlike ilmastikuolude piirkonnas. Tuntud tehnilise lahenduse puuduseks on see, et kuna maanteedel liikuva treileri gabariidid on liiklusseadusega piiratud, on kaldu paikneva tasapinnalise päikesejaama tootmisvõimsus oma gabariitide tõttu piiratud. Teisaldatavale platvormile paigutatud tuulegeneraator ei pruugi samuti tagada piisavat väljundvõimsust, sest selle kõrgus maapinnast on suhteliselt madal. Tuntud tehnilise lahenduse kasutamine põllumajanduses ei sobi, kuna jaamas toodetud elektrienergia kasutamine on väheefektiivne, sest põllumajandusliku elektrilise liikurmasina aku laadimine jaama juures on aeganõudev. The closest technical solution to the present invention is, according to patent document US2014285005, a known mobile platform trailer, which includes a chassis and a combined energy station, which is formed by a solar station made of solar panels and a wind generator. The position angle of the solar panels of the known solution is variable with a drive. In the case of the known technical solution, it is already a combined production of electricity, which is positive, but does not guarantee complete security of energy supply, because it involves two uncontrollable energy sources, which are the sun and the wind. The operation of both, the solar station and the wind generator, or the stability of electricity production, is affected by the alternating obscuration of the sun by moving clouds and the frequent change in wind speed, especially in areas with unfavorable and volatile weather conditions. The disadvantage of the known technical solution is that since the dimensions of a trailer moving on roads are limited by traffic laws, the production capacity of a flat solar station located on an inclined surface is limited due to its dimensions. A wind generator placed on a mobile platform may also not provide sufficient output power because its height above the ground is relatively low. The use of the known technical solution is not suitable for agriculture, since the use of the electricity produced at the station is inefficient, as charging the battery of an agricultural electric mobile machine at the station is time-consuming.

LEIUTISE OLEMUS ESSENCE OF THE INVENTION

Käesoleva leiutise olemus seisneb selles, et luua seni tuntud lahendustest erinev energiatootmisjaam, mis oleks ühtlasi vaba eespool mainitud puudustest. The essence of the present invention is to create an energy production plant that is different from the previously known solutions and that is also free from the above-mentioned disadvantages.

Autonoomne teisaldatav energiatootmisjaam põllundusroboti varustamiseks elektrienergiaga sisaldab šassiid, šassiile paigutatud pealisehitist, selle peale kinnitatud juhitamatut elektrienergia allikat päikesepaneele sisaldavat tasapinnalist päikesejaama ja juhitavat elektrienergiaallikat generaatori näol, akut, toodetud elektrienergia salvestamiseks, laadimisseadist akude laadimiseks ja kontrollerit jaama täiturite juhtimiseks. Energiatootmisjaam sisaldab täiendavalt rõhtse tasapinnalise katusega varustatud pealisehitise ülemise serva külge liigendiliselt kinnitatud eesmist ja tagumist pööratavat otsa ning vasakut ja paremat pööratavat külge, mille välispinnale on kinnitatud kohtkindlalt päikesepaneelid ja mille kaldne asend on asendi ajami abil tööasendis muudetav. Transpordiasendis on jaama otsad ja küljed kokku pakitult vertikaalses asendis pealisehitise alumise serva külge lukustatud, moodustades kompaktse ja liikluskõlbliku üksuse. An autonomous mobile power generation station for supplying an agricultural robot with electricity comprises a chassis, a superstructure placed on the chassis, a non-controllable source of electricity, a flat solar station containing solar panels, and a controllable source of electricity in the form of a generator, a battery for storing the produced electricity, a charging device for charging the batteries, and a controller for controlling the actuators of the station. The power generation station additionally comprises a front and rear rotatable end and left and right rotatable sides hinged to the upper edge of the superstructure equipped with a horizontal flat roof, on the outer surface of which solar panels are fixedly attached and whose inclined position can be changed in the working position by means of a position drive. In the transport position, the ends and sides of the station are packed together and locked in a vertical position to the lower edge of the superstructure, forming a compact and roadworthy unit.

JOONISTE LOETELU LIST OF DRAWINGS

Käesoleva leiutise konstruktsiooni kirjeldavad detailsemalt joonised fig 1, fig 2 ja fig 3, mis on lisatud teostusnäidete juurde. Leiutis ei ole piiratud nende näidetega, vaid ainult kaasnevate nõudluspunktidega. The structure of the present invention is described in more detail in Figures 1, 2 and 3, which are included in the examples. The invention is not limited to these examples, but only to the accompanying claims.

Joonisel fig 1 on kujutatud energiatootmisjaama energiajuhtsüsteemi põhimõtteskeemi. Figure 1 shows a schematic diagram of the energy management system of a power generation plant.

Joonisel fig 2 on kujutatud energiatootmisjaama komponentide ruumilist paigutust teisaldataval šassii platvormil. Figure 2 shows the spatial arrangement of the components of the power plant on a mobile chassis platform.

Joonisel fig 3 on kujutatud energiavarustussüsteemi kuuluvat koostu koos kütusemahutite, energiatootmisjaama aku ja juhtseadet sisaldava montaažikilbiga. Figure 3 shows an assembly of the energy supply system with a mounting panel containing fuel tanks, a power generation plant battery and a control unit.

TEOSTUSNÄIDE EXAMPLE

Järgnevalt kirjeldatakse leiutist täielikumalt koos viidetega lisatud joonistele, millel on kujutatud leiutise eelistatud teostus. Sellele vaatamata võib käesoleval leiutisel olla eri variante, mistõttu illustratsioonidel kujutatut ei peaks tõlgendama kui ainsat võimalikku teostust. Pigem on see teostus kujutatud selleks, et anda vastava eriala asjatundjale täielikku ja terviklikku ülevaadet leiutisest ja selle rakendamise alast. The invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which a preferred embodiment of the invention is shown. However, the present invention is capable of various variations, and the illustrations should not be construed as the only possible embodiment. Rather, the embodiments are illustrated to provide a complete and comprehensive overview of the invention and its application to those skilled in the art.

Autonoomne teisaldatav energiatootmisjaama 1 on ette nähtud põllul või istanduses töötava põllundusroboti 2 varustamiseks elektrienergiaga. Autonoomne energiatootmisjaama 1 energiajuhtsüsteem 3 (joonis fig 1) sisaldab energiavarustussüsteemi 4, mis sisaldab kolme energiaallikat. Esiteks primaarset, juhitamatut, rohelise elektrienergia allikat, mis sisaldab inverteriga 5 ühendatud päikeseenergiajuhtsüsteemi 6, teiseks, sekundaarset ehk primaarset elektrienergiaallikat toetavat, juhitavat elektrienergia allikat, mis sisaldab kompleksset generaatorit 7 ja kolmandaks ehk energia saamise lisavõimalusena elektrilist välisühendust 8. Elektrilist välisühendust 8 kasutatakse ainult siis, kui päikeseenergiajuhtsüsteem 6 ei tööta ilmastikuoludest tingituna, näiteks pilvise taeva tõttu või selle võimsus ei ole piisav ja generaator 7 ei käivitu, näiteks avarii olukorra tõttu ning elektriline välisühenduse 8 kasutuselevõtt on elektriliini lähedusest tulenevalt võimalik. Inverteriga 5 on ühendatud energiatootmisjaama aku 9, mis täidab akupanga ülesannet. Päikeseenergiajuhtsüsteem 6 on ühendatud päikesepaneelidega 10 ja nende asendi ajamiga 11. Asendi ajam 11 on eelistatult servoajam, antud lahenduses täidab asendi ajami 11 ülesannet lineaaraktuaator. Generaatori 7 juurde kuulub kütusemahuti 12 ja toiteaparatuur 13, kusjuures kütusemahuti 12 ülesannet täidavad raami 14 (joonis fig 2) sisse paigutatud ja kinnitatud gaasiballoonid 15 või vedelkütusepaak 16, olenevalt sellest, millist kütust parasjagu kasutatakse. Kui kütuseks on biogaas või surugaas, siis toiteaparatuuri 13 hulka kuuluvad gaasivoolikud, ühendused, manomeetrid, klapid, ventiilid (joonisel pole näidatud) ning kui kütuseks on vedelkütus, eelistatult biokütus, siis toiteaparatuuri ülesandeid täidab vedelkütuse toitesüsteem. Lisaks kütusemahutile 12 ja toiteaparatuurile 13 on raami 14 külge jäigalt kinnitatud generaator 7, energiatootmisjaama aku 9. Energiavarustussüsteemi 4 juurde kuulub ka maanduskontuur 17, mis on kinnitatud šassii 18 külge. The autonomous mobile power generation station 1 is intended to supply an agricultural robot 2 operating in a field or plantation with electricity. The power management system 3 (Fig. 1) of the autonomous power generation station 1 includes an energy supply system 4, which includes three energy sources. First, a primary, uncontrollable, green power source, which includes a solar power management system 6 connected to an inverter 5, second, a secondary, or controlled, power source supporting the primary power source, which includes a complex generator 7, and third, or as an additional way to obtain energy, an external electrical connection 8. The external electrical connection 8 is used only when the solar power management system 6 is not working due to weather conditions, for example, due to cloudy skies or its power is not sufficient and the generator 7 does not start, for example, due to an emergency situation, and the use of the external electrical connection 8 is possible due to the proximity of a power line. The inverter 5 is connected to a battery 9 of the power generation station, which performs the function of a battery bank. The solar energy control system 6 is connected to the solar panels 10 and their position drive 11. The position drive 11 is preferably a servo drive, in this solution the function of the position drive 11 is performed by a linear actuator. The generator 7 includes a fuel tank 12 and a supply apparatus 13, whereby the function of the fuel tank 12 is performed by gas cylinders 15 or a liquid fuel tank 16 placed and fixed in the frame 14 (Fig. 2), depending on which fuel is currently being used. If the fuel is biogas or compressed gas, then the supply apparatus 13 includes gas hoses, connections, pressure gauges, valves, cocks (not shown in the figure), and if the fuel is liquid fuel, preferably biofuel, then the functions of the supply apparatus are performed by the liquid fuel supply system. In addition to the fuel tank 12 and the power supply apparatus 13, a generator 7 and a power plant battery 9 are rigidly attached to the frame 14. The power supply system 4 also includes a grounding circuit 17, which is attached to the chassis 18.

Joonisel fig 2 kujutatud šassii 18 kujutab endast veermikku ja tiisliga varustatud platvormi, mille peale on jäigalt kinnitatud pealisehitis 19, mis kujutab endast profiilmaterjalist kokku keevitatud prismaatilist kandesõrestikku. Pealisehitis 19 on ette nähtud päikesepaneelide 10 paigutamiseks ja kinnitamiseks energiatootmisjaamale 1. Pealisehitise 19 peale on paigutatud kohtkindlalt rõhtne tasapinnaline katus 20. Pealisehitise 19 ülemise serva külge on kinnitatud eesmine pööratav ots 21, tagumine pööratav ots 22, vasak 23 ja parem 24 pööratavad küljed horisontaalsete liigendite 25 abil. Pöördetakistuse vähendamise eesmärgil on liigendites 25 kasutatud veerelaagreid. Otsad 21 ja 22 ning küljed 23 ja 24 on pööratavad asendi ajamite 11 abil, täpsemalt lineaaraktuaatori abil. Asendi ajamid 11, lineaaraktuaatorid The chassis 18 shown in Figure 2 represents a chassis and a platform equipped with a drawbar, on which a superstructure 19 is rigidly attached, which represents a prismatic supporting lattice welded together from profile material. The superstructure 19 is intended for placing and attaching solar panels 10 to the energy production plant 1. A fixed horizontal flat roof 20 is arranged on the superstructure 19. The front rotatable end 21, the rear rotatable end 22, the left 23 and the right 24 rotatable sides are attached to the upper edge of the superstructure 19 by means of horizontal joints 25. In order to reduce the rotational resistance, rolling bearings are used in the joints 25. The ends 21 and 22 and the sides 23 and 24 are rotatable by means of position drives 11, more specifically by means of a linear actuator. Position drives 11, linear actuators

on ühelt poolt liigendiliselt kinnitatud energiatootmisjaama 1 otste 21 ja 22 ning külgede 23 ja 24 külge ning teiselt poolt pealisehitise külge spetsiaalsete kronsteinide 26 abil. Asendi ajameid 11 on iga pööratava otsa ja külje kohta vähemalt üks. Otste 21 ja 23 külgede 23 ja 24 välispinnale on kinnitatud päikesepaneelid 10. Katusele 20 ning nii vasakule 23 kui ka paremale külje välispinnale 24 on kinnitatud kuus päikesepaneeli 10 ning eesmisele 21 ja tagumisele otsale 22 kummalegi kaks päikesepaneeli 10. Erinevate parameetritega päikesepaneelide 10 korral võib nende arv olla erinev. Pealisehitis 19 on kujundatud nii, et energiatootmisjaama 1 külge kinnitatud kõiki päikesepaneele 10 saaks töö ajal igas olukorras orienteerida päikesele, et nende poolt toodetav võimsus oleks piisav tarvikute varustamiseks elektrienergiaga. Pealisehitise 19 liigendiliselt kinnitatud otsad 21 ja 22 ning küljed 23 ja 24 on transpordiasendis vertikaalses asendis ja pealisehitise alumise serva külge lukustatud lukustite abil ja moodustavad maanteele liiklusruumi suundudes, kokku pakitult liikluseeskirjadele vastava sõidukõlbuliku kinnise haagise. Kokku pakitud ning alt lukustatud otste (21, 22) ja külgedega (23, 24), mida võib käsitleda kui seinu, moodustub nende vahele ja katuse 20 alla ilmastikukindel siseruum. Sellesse ruumi mahub nii põllundusroboti 2 teenindamiseks vajalik seadmestik, mida antud leiutises ei loetleta, kui ka transpordi ajal põllundusrobot 2, ehk tekkinud ruum on sellise konstruktsiooni korral mitmefunktsionaalselt kasulikult sisustatud. Sellest tulenevalt on saavutatud täiendav efekt ehk energiatootmisjaamaga on ühendatav põllundusroboti 2 hooldejaam. Põllundusroboti 2 hooldejaama olemust antud leiutises ei käsitleta. is hingedly attached on one side to the ends 21 and 22 and the sides 23 and 24 of the power plant 1 and on the other side to the superstructure by means of special brackets 26. There is at least one position actuator 11 for each rotatable end and side. Solar panels 10 are attached to the outer surface of the sides 23 and 24 of the ends 21 and 23. Six solar panels 10 are attached to the roof 20 and to the outer surface 24 of both the left 23 and right sides, and two solar panels 10 are attached to each of the front 21 and rear ends 22. In the case of solar panels 10 with different parameters, their number may be different. The superstructure 19 is designed so that all solar panels 10 attached to the power plant 1 can be oriented towards the sun in any situation during operation, so that the power they produce is sufficient to supply the accessories with electrical energy. The articulated ends 21 and 22 and the sides 23 and 24 of the superstructure 19 are in a vertical position in the transport position and locked to the lower edge of the superstructure by means of locks and form a closed trailer that is suitable for driving on the road when packed together and compliant with traffic regulations. With the packed together and locked bottom ends (21, 22) and sides (23, 24), which can be considered as walls, a weatherproof interior space is formed between them and under the roof 20. This space can accommodate both the equipment necessary for servicing the agricultural robot 2, which is not listed in this invention, and also the agricultural robot 2 during transport, i.e. the resulting space is multifunctionally and usefully furnished in the case of such a construction. Consequently, an additional effect is achieved, i.e. a maintenance station for the agricultural robot 2 can be connected to the energy production station. The nature of the maintenance station for the agricultural robot 2 is not discussed in this invention.

Jooniselt fig 2 nähtub ka põllundusroboti 2 energiatootmisjaama 1 šassii 18 platvormil paiknevate koostisosade ruumiline paigutus. Šassii 18 platvormi eesosas paikneb raam 14 energiavarustussüsteemi 4 koostisosadega. Põllundusroboti 2 elektriajam saab toite põllundusroboti akult 27. Töö käigus põllundusroboti aku 27 tühjeneb ning see vajab laadimist. Tööaja kokkuhoiu huvides on mõistlik põllumajandusroboti 2 tühjenenud aku 27 vahetada laetud aku vastu, kusjuures vahetus peab toimuma automaatselt selleks ette nähtud seadme abil. Põllundusroboti aku vahetamise seade 28 paikneb šassii 18 platvormi tagumises osas hooldetaskus 29. Hooldetasku 29 sisaldab külgpiirdeid 30 ja kaheastmelist otspiiret 31. Figure 2 also shows the spatial arrangement of the components located on the chassis 18 platform of the energy production plant 1 of the agricultural robot 2. A frame 14 with the components of the energy supply system 4 is located in the front part of the chassis 18 platform. The electric drive of the agricultural robot 2 is powered by the agricultural robot battery 27. During operation, the agricultural robot battery 27 discharges and needs to be charged. In order to save working time, it is reasonable to replace the discharged battery 27 of the agricultural robot 2 with a charged battery, whereby the exchange must take place automatically using a device provided for this purpose. The agricultural robot battery replacement device 28 is located in the rear part of the chassis 18 platform in a maintenance pocket 29. The maintenance pocket 29 includes side guards 30 and a two-stage end guard 31.

Šassii 18 sisaldab veel platvormi alla, selle iga nurga juurde, paigaldatud ja seatavaid tugijalgu 32 šassii 18 peamiselt rõhtse asendi seadmiseks ja stabiilsuse tagamiseks The chassis 18 further includes support legs 32 mounted and adjustable beneath the platform, at each corner thereof, for setting the chassis 18 in a primarily horizontal position and for ensuring stability.

põllundusroboti 2 aku vahetamise ja teenindamise ajal, pealesõidurampi 33 põllundusroboti 2 sõitmiseks põllult šassii 18 platvormile hooldetaskusse 29 ja sealt maha. during battery replacement and servicing of the agricultural robot 2, the loading ramp 33 for driving the agricultural robot 2 from the field to the chassis 18 platform into the maintenance pocket 29 and off.

Põllundusroboti 2 energiatootmisjaama 1 energiavarustussüsteemi 4 juhitav elektrienergiaallikas, generaator 7 ja selle osad on paigutatud šassii 18 platvormile ja koondatud raami 14 külge (joonis fig 3). Raami 14 all osas olevasse riiulisse on paigutatud kütusemahutid 12, raami 14 peale on kinnitatud generaator 7, energiatootmisjaama aku 9, inverter 5 ja päikeseenergiajuhtsüsteem 6 ning raami 14 külge montaažikilp 34. Kütusemahutitest 12 on nii gaasiballoonid 15 kui ka vedelkütusepaak 16 ühesuguste gabariitidega, seega on need vahetatavad. Nii kütusemahutid 12 kui ka gaasiballoonid 15 on riiulist 14 välja tõmmatavad ja vahetatavad. Kuna kütusemahutite pikkus varieerub, siis lühemate kütusemahutite 12 tarbeks on raami 14 riiulisse lihtsalt monteeritavad tõkestid (joonisel pole näidatud), mis pikemate kütusemahutite korral demonteeritakse. The electric power source controlled by the energy supply system 4 of the energy production plant 1 of the agricultural robot 2, the generator 7 and its parts are placed on the chassis 18 platform and assembled on the frame 14 (Fig. 3). Fuel tanks 12 are placed in a shelf located below the frame 14, the generator 7, the energy production plant battery 9, the inverter 5 and the solar energy management system 6 are mounted on the frame 14, and a mounting plate 34 is attached to the frame 14. Of the fuel tanks 12, both the gas cylinders 15 and the liquid fuel tank 16 have the same dimensions, so they are interchangeable. Both the fuel tanks 12 and the gas cylinders 15 can be pulled out of the shelf 14 and replaced. Since the length of the fuel tanks varies, there are simply mounted barriers (not shown in the figure) in the shelf of the frame 14 for shorter fuel tanks 12, which are dismantled for longer fuel tanks.

Energiatootmisjaama 1 autonoomsus on tagatud kontrolleriga (joonistel pole näidatud), mis kuulub energiajuhtsüsteemi 3 hulka, kontrolleri ülesannet täidab programmeeritava tööstuskontroller (PLC), mis koos laiendusmoodulitega (PLC sisend- ja väljundmoodulid, kommunikatsiooni- ja andmesidemoodulid, releemoodulid), kontaktoritega, automaatlülititega, pardaarvuti ja toitemuunduritega on paigutatud montaažikilpi 34. Kontroller on ühendatud juhtimiseks vajalike signaale andvaid andureid ja andurite poolt antavate signaalide juhttoimet tekitavaid täitureid. Energiatootmisjaama 1 teisaldatavus on tagatud tänu veermiku ja tiisliga varustatud platvormile. Kirjeldatud konstruktsiooniga energiatootmisjaamaga 1 on tagatud kõik sellel püstitatud põhi- ja abifunktsioonid. The autonomy of the power plant 1 is ensured by a controller (not shown in the figures), which is part of the power management system 3, the function of the controller is performed by a programmable industrial controller (PLC), which, together with expansion modules (PLC input and output modules, communication and data communication modules, relay modules), contactors, automatic switches, on-board computer and power converters, is placed in the mounting panel 34. The controller is connected to sensors providing signals necessary for control and actuators generating control action of the signals provided by the sensors. The mobility of the power plant 1 is ensured thanks to a platform equipped with a chassis and a drawbar. The power plant 1 with the described design ensures all the main and auxiliary functions set on it.

Põllundusroboti autonoomne teisaldatav energiatootmisjaam töötab järgmiselt. Põllundusroboti 2 energiatootmisjaama 1 tööks ettevalmistamine sisaldab järgmisi toiminguid. Kõigepealt pargitakse põllundusroboti 2 autonoomne teisaldatav energiatootmisjaam 1 põllu või istanduse serva. Seejärel seatakse energiatootmisjaama 1 šassii 18 platvorm rõhtseks tugijalgade 32 abil. Siis paigaldatakse šassii 18 tagumisele osale pealesõiduramp 33 ning maasse maanduskontuur 17. The autonomous mobile power plant of the agricultural robot operates as follows. Preparing the power plant 1 of the agricultural robot 2 for operation includes the following steps. First, the autonomous mobile power plant 1 of the agricultural robot 2 is parked at the edge of the field or plantation. Then, the platform of the chassis 18 of the power plant 1 is leveled using the support legs 32. Then, an access ramp 33 is installed on the rear part of the chassis 18 and a grounding circuit 17 is installed in the ground.

Energiajuhtsüsteem 3 suunab ja jälgib energiavoo liikumist energiavarustussüsteemi 4 ja energiatootmisjaama 1 koostisosade vahel. Energiajuhtsüsteemi 3 ülesandeks on tagada The energy management system 3 directs and monitors the movement of energy flow between the components of the energy supply system 4 and the power generation plant 1. The task of the energy management system 3 is to ensure

vastavalt ilmamudelile ja energiakulumudelile toimimiseks vajaliku energia põllundusroboti energiatootmisjaamas 1. Päikeseenergiajuhtsüsteemis 6 toodetakse päikesepaneelidega 10 energiat, mille väljundvõimsust optimeeritakse päikesepaneelide 10 liigutamisega, kasutades selleks asendi ajameid 11, antud tehnilises lahenduses lineaaraktuaatoreid. Päikesepaneelide 10 optimaalne asend määratakse kasutades põllundusroboti 2 energiatootmisjaama 1 koordinaate, kellaaega, ilmamudelit, energiatootmisjaama aku 9 täituvusastet ja energiakulumudelit. Kui energiatootmisjaama aku 9 täituvusaste ja energia hetkekulu võimaldavad, suunatakse päikeseenergiajuhtsüsteemis 6 toodetav energia energiatootmisjaama akusse 9. Kui aga energiakulu on suurem päikeseenergiajuhtsüsteemist 6 ja energiatootmisjaama akust 9 saadavast energiast, siis käivitatakse generaator 7. Alternatiivina on võimalik kasutada ka elektrilist välisühendust 8 põllundusroboti 2 energiatootmisjaamas 1 töös hoidmiseks. Energiajuhtsüsteemi 3 abil toimub põllundusroboti 2 aku laadimine põllundusroboti aku vahetamise seadmes 28 sisalduva aku laadimisseadise abil. according to the weather model and the energy consumption model, the energy required for operation in the energy production station 1 of the agricultural robot. In the solar energy control system 6, energy is produced by solar panels 10, the output power of which is optimized by moving the solar panels 10, using position drives 11, in this technical solution linear actuators. The optimal position of the solar panels 10 is determined using the coordinates of the energy production station 1 of the agricultural robot 2, the time, the weather model, the level of charge of the battery 9 of the energy production station and the energy consumption model. If the level of charge of the battery 9 of the energy production station and the current energy consumption allow, the energy produced in the solar energy control system 6 is directed to the battery 9 of the energy production station. However, if the energy consumption is greater than the energy obtained from the solar energy control system 6 and the battery 9 of the energy production station, the generator 7 is started. Alternatively, it is also possible to use an external electrical connection 8 to keep the agricultural robot 2 in the energy production station 1 in operation. The energy management system 3 charges the battery of the agricultural robot 2 using a battery charging device included in the battery replacement device 28 of the agricultural robot.

Aku laadimiseks ja muude toimingute täitmiseks, sõidab põllundusrobot 2 mööda pealsõidurampi 33 (fig 2) põllundusroboti energiatootmisjaama 1 platvormile, sattudes põllundusroboti hooldetaskusse 29. Tugijalad 32 hoiavad põllundusroboti energiatootmisjaama 1 platvormi stabiilselt rõhtses asendis. Eriti oluline on stabiilsus säilitada põllundusroboti 2 energiatootmisjaama 1 platvormile peale- ja sealt mahasõidul. To charge the battery and perform other operations, the agricultural robot 2 drives along the ramp 33 (Fig. 2) to the platform of the agricultural robot energy production station 1, entering the agricultural robot maintenance pocket 29. The support legs 32 keep the platform of the agricultural robot energy production station 1 in a stable horizontal position. It is especially important to maintain stability when driving the agricultural robot 2 onto and off the platform of the energy production station 1.

Ilmamudel võtab arvesse energiatootmisjaama 1 paiknemise koordinaati ja ilmaennustust nii päeva kui ka nädala lõikes, selleks et ennustada energiatootmisjaama 1 tööajal saada olevat päikeseenergia hulka ja võimalikke ilmast tulenevaid katkestusi, näiteks tormi korral pakitakse päiksepaneelid 10 transpordiasendisse ja lukustatkse. Energiakulumudel võtab arvesse ilmamudeli päikseenergia tootmise prognoosi, energiatootmisjaama 1 tarbijate tegevuste toimumise prognoosi ja energiajuhtsüsteemist 3 energia kulu poolt ning ennustab ajaliselt tegevusteks vaba energia võimuste hulka, annab hinnangu planeeritud tegevuste toimumisel aku 27 laetuse seisust koos elektrigeneraatori käivitamise soovitusega ja teavitab normist kõrvalekaldunud energiatarbest, mis viitab sõlmede liigsest kulumisest tulenevast hooldamise vajadusest. The weather model takes into account the coordinates of the location of the power plant 1 and the weather forecast both daily and weekly, in order to predict the amount of solar energy available during the operation of the power plant 1 and possible weather-related interruptions, for example, in the event of a storm, the solar panels 10 are packed in the transport position and locked. The energy consumption model takes into account the solar energy production forecast from the weather model, the forecast of the occurrence of consumer activities in the power plant 1 and the energy consumption from the energy management system 3 and predicts the amount of energy available for activities over time, provides an assessment of the state of charge of the battery 27 when the planned activities take place, together with a recommendation to start the electric generator, and informs about energy consumption that deviates from the norm, which indicates the need for maintenance due to excessive wear of the nodes.

Energiatootmisjaama kontroller võtab vastu sisenditesse ühendatud andurite teabe ning vastavalt vajadusele mõjutab oma väljundeid, kuhu on ühendatud täiturid. Põllundusroboti 2 asendiandur annab märku, millal põllundusrobot 2 paikneb edukalt põllundusroboti hooldetaskus 29. Peale seda saab põllundusroboti aku vahetamise seade 28 tööle rakendada, selle andurid edastavad infot energiatootmisjaama kontrollerile, et täitureid korrektselt juhtida. Aku laadimisala täituvusandur annab teada energiatootmisjaama kontrollerile, kas laadimisalal on hoiustatud aku põllundusroboti 2 jaoks, et seda saaks manipuleerida vajadusel põllundusroboti aku vahetamise süsteemis 28. The power plant controller receives information from the sensors connected to the inputs and, as necessary, influences its outputs to which the actuators are connected. The position sensor of the agricultural robot 2 signals when the agricultural robot 2 is successfully positioned in the maintenance pocket 29 of the agricultural robot. After that, the battery exchange device 28 of the agricultural robot can be put into operation, its sensors transmitting information to the power plant controller to control the actuators correctly. The battery charging area fullness sensor informs the power plant controller whether a battery for the agricultural robot 2 is stored in the charging area so that it can be manipulated in the battery exchange system 28 of the agricultural robot if necessary.

Pealesõiduramp 33 on ette nähtud põllundusroboti 2 sõitmiseks põllult energiatootmisjaama 1 platvormile, põllundusroboti 2 hooldetaskusse 29. Pealisehitise 19 peale on paigutatud kohtkindlalt katus 20. Pealisehituse ülemise serva külge on kinnitatud eesmine pööratav ots 21, tagumine pööratav ots 22, vasak 23 ja parem 24 pööratav külg horisontaalsete liigendite 25 abil. Otsad 21 ja 22 ning küljed 23 ja 24 on pööratavad asendi ajami 11, täpsemalt lineaaraktuaatori abil, mis on liigendiliselt kinnitatud pealisehitise ülemise serva külge kronsteini 26 abil. Otste ja külgede välispinnale on kinnitatud päikesepaneelid 10. Selline konstruktsioon on maanteel liikluseks kompaktne ja ohutu, töö olukorras võimaldab see aga orienteerida kõiki päikesepaneele päikesele, ka neid, mis võivad kokku pakitult mingil hetkel jääda varju, mille tõttu on võimalik tõsta päikesejaama efektiivsust. The access ramp 33 is intended for driving the agricultural robot 2 from the field to the platform of the energy production plant 1, to the maintenance pocket 29 of the agricultural robot 2. A roof 20 is securely placed on the superstructure 19. The front rotatable end 21, the rear rotatable end 22, the left 23 and the right 24 rotatable side are attached to the upper edge of the superstructure by means of horizontal joints 25. The ends 21 and 22 and the sides 23 and 24 are rotatable by means of a position drive 11, more precisely a linear actuator, which is hingedly attached to the upper edge of the superstructure by means of a bracket 26. Solar panels 10 are attached to the outer surface of the ends and sides. Such a construction is compact and safe for road traffic, but in working conditions it allows all solar panels to be oriented towards the sun, including those that may be in the shade at some point when packed together, which makes it possible to increase the efficiency of the solar station.

Raami 14 (fig 3) all olevasse riiulisse on paigutatud kütusemahutid 12. Nii gaasiballoonid 15 kui ka vedelkütusepaak 16 on eemaldatavad ja vahetatavad. Tühjenenud gaasiballoonid 15 tõmmatakse riiulist välja ja asendatakse täidetud balloonidega. Pärast vahetust gaasiballoonid 15 kinnitatakse, et need energiatootmisjaamajaama transpordil ei saaks riiulis liikuma hakata. Lühemate balloonide korral kasutatakse nende liikumise vältimiseks tõkesteid. Generaator 7 käivitatakse siis, kui põllundusroboti energiatootmisjaama 1 energiakulu on suurem päikeseenergiajuhtsüsteemist 6 ja energiatootmisjaama akust 9 saadavast energiast. Raami 14 külge on kinnitatud veel energiatootmisjaama aku 9, inverter 5 ja päikeseenergiajuhtsüsteem 6. Fuel tanks 12 are placed in a shelf under the frame 14 (Fig. 3). Both the gas cylinders 15 and the liquid fuel tank 16 are removable and replaceable. Empty gas cylinders 15 are pulled out of the shelf and replaced with filled cylinders. After replacement, the gas cylinders 15 are secured so that they cannot move in the shelf during transport to the energy production station. In the case of shorter cylinders, barriers are used to prevent their movement. The generator 7 is started when the energy consumption of the agricultural robot energy production station 1 is greater than the energy received from the solar energy control system 6 and the energy production station battery 9. The energy production station battery 9, the inverter 5 and the solar energy control system 6 are also attached to the frame 14.

TÄHISTE LOETELU LIST OF CHARACTERS

1 - energiatootmisjaam 1 - power plant

2 - põllundusrobot 2 - farming robot

3 — energiajuhtsüsteem 3 — energy management system

4 — energiavarustussüsteemi 4 — energy supply system

5 - inverter 5 - inverter

6 - päikeseenergiajuhtsüsteem 6 - Solar power management system

7 - generaator 7 - generator

8 - elektriline välisühendus 8 - external electrical connection

9 - energiatootmisjaama aku 9 - power plant battery

10 - päikesepaneel 10 - solar panel

11 - asendi ajam 11 - position actuator

12 - kütusemahuti 12 - fuel tank

13 - toiteaparatuur 13 - power supply

14 -raam 14 -frame

15 - gaasiballoon 15 - gas cylinder

16 - vedelkütusepaak 16 - liquid fuel tank

17 - maanduskontuur 17 - ground loop

18 - šassii 18 - chassis

19 -pealisehitis 19 -superstructure

20 - katus 20 - roof

21 - eesmine pööratav ots 21 - front swivel end

22 — tagumine pööratav ots 22 — rear swivel end

23 - vasak pööratav külg 23 - left rotating side

24 — parem pööratav külg 24 — right rotating side

25 - liigend 25 - joint

26 - kronstein 26 - bracket

27 - põllundusroboti aku 27 - agricultural robot battery

28 - põllundusroboti aku vahetamise seade 28 - agricultural robot battery replacement device

29 - hooldetasku 29 - maintenance pocket

30 - külgpiire 30 - side border

31 - otspiire 31 - end stop

32 - tugijalg 32 - support leg

33 - pealesõiduramp 33 - loading ramp

34 - montaažikilp 34 - mounting shield

Claims

An autonomous mobile power generation station (1) for supplying an agricultural robot (2) with electricity comprises a chassis (18), a superstructure (19) arranged on the chassis (18), a flat solar station containing solar panels (10) mounted on it as an uncontrollable source of electricity and a controllable source of electricity in the form of a generator (7), a battery (9) for storing the produced electricity, a charging device for charging the batteries and a controller for controlling the actuators of the station, which is characterized in that it comprises a front (21) and rear (22) rotatable end articulated to the upper edge of the superstructure (19) equipped with a horizontal flat roof (20) and a left (23) and right (24) rotatable side, on the outer surface of which fixed solar panels (10) are mounted and whose inclined position can be changed in the working position by means of a position drive (11), but in the transport position, when packed, the superstructure (19) is in a vertical position locked to the bottom edge, forming a compact and roadworthy unit.