專(zhuān)利名稱(chēng)：飛輪儲(chǔ)能充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種飛輪儲(chǔ)能充電裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，全球電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展方興未艾。不遠(yuǎn)的將來(lái)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)將全 面取代內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)汽車(chē)，已毫無(wú)懸念。各種電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)已日趨成熟，但是人類(lèi)社會(huì) 如何使用電動(dòng)汽車(chē)，還有許多問(wèn)題未解決。其中，針對(duì)外部充電式的純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力 汽車(chē)，其充電站就是一個(gè)涉及全社會(huì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)該在充分研究和論證的基礎(chǔ)上選 取若干最優(yōu)方案，通過(guò)實(shí)施示范運(yùn)行后再進(jìn)行全面布局和建設(shè)。用于電動(dòng)汽車(chē)充電站使用的充電設(shè)備必須是快速充電式的，否則無(wú)法滿(mǎn)足商業(yè)化 需要。現(xiàn)有技術(shù)的快速充電站的原理圖如圖1所示，它直接將電網(wǎng)的電能通過(guò)AC/DC變換 后，再采用高電壓大電流(直流)方式對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行快速充電。為了提高充電速度，需提 高充電設(shè)備的輸出功率，例如對(duì)1臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)的電池系統(tǒng)采用400V/600A進(jìn)行快速充電， 輸出功率需240kW，若同時(shí)有多臺(tái)汽車(chē)充電，其對(duì)電網(wǎng)的功率需求顯然太大。為解決這一難 題，一些快速充電站的技術(shù)方案中也提出建立儲(chǔ)電系統(tǒng)，主要采用超級(jí)電容或蓄電池組成 的儲(chǔ)電裝置。上述充電及儲(chǔ)電系統(tǒng)可參見(jiàn)已公開(kāi)的中國(guó)專(zhuān)利及申請(qǐng)中的200510076619. 1， 200820012115. 2,200820212892. 1等。但是，由于現(xiàn)有技術(shù)的超級(jí)電容存在儲(chǔ)電容量低，無(wú) 法滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)充電站對(duì)電能容量的要求；蓄電池(包括當(dāng)前先進(jìn)的鋰電池)存在成本高、 壽命短等致命缺錢(qián)，無(wú)法達(dá)到充電站對(duì)經(jīng)濟(jì)性的要求。
發(fā)明內(nèi)容為了克服已有儲(chǔ)能充電裝置的不能實(shí)行錯(cuò)峰用電、容量較小、轉(zhuǎn)換效率低、壽命 短、運(yùn)行維護(hù)成本高的不足，本實(shí)用新型提供一種具有錯(cuò)峰用電功能，并有儲(chǔ)電容量大、轉(zhuǎn) 換效率高、設(shè)備壽命長(zhǎng)、運(yùn)行維護(hù)成本低、無(wú)污染的飛輪儲(chǔ)能充電裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種飛輪儲(chǔ)能充電裝置，包括飛輪裝置、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變換器和 充電器，所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電網(wǎng)連接，所述的電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，所述的電動(dòng) 機(jī)與飛輪裝置連接并驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的飛輪裝置與發(fā)電機(jī)連接并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 動(dòng)，所述的發(fā)電機(jī)與變換器連接，所述的變換器與充電器連接，所述的充電器與負(fù)載連接。進(jìn)一步，所述的飛輪裝置包括飛輪、轉(zhuǎn)軸和飛輪機(jī)殼，所述的電動(dòng)機(jī)包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 子、電動(dòng)機(jī)定子和電動(dòng)機(jī)機(jī)殼，所述的電動(dòng)機(jī)定子固接在電動(dòng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)側(cè)，所述的發(fā)電機(jī)包 括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)定子和發(fā)電機(jī)機(jī)殼，所述的發(fā)電機(jī)定子固接在發(fā)電機(jī)機(jī)殼內(nèi)側(cè)，所述 的飛輪固接在轉(zhuǎn)軸上，所述的轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承被支承在飛輪機(jī)殼上，所述的轉(zhuǎn)軸兩端分別伸 出飛輪機(jī)殼外，所述的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子分別固接在轉(zhuǎn)軸伸出飛輪機(jī)殼外的軸段 上，所述的電動(dòng)機(jī)機(jī)殼固接在飛輪機(jī)殼上，所述的發(fā)電機(jī)機(jī)殼固接在飛輪機(jī)殼上。再進(jìn)一步，所述的充電裝置還包括主控制器，所述的主控制器與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、發(fā)電機(jī)控制器、變換器、充電器連接，所述發(fā)電機(jī)控制器與所述發(fā)電機(jī)連接。更進(jìn)一步，所述的充電裝置還包括主控制器，所述的主控制器與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變 換器、充電器連接。所述的發(fā)電機(jī)為直流發(fā)電機(jī)，所述的變換器為DC/DC變換器，直流發(fā)電機(jī)與DC/DC 變換器連接，DC/DC變換器與充電器連接。所述電動(dòng)機(jī)上安裝位置傳感器，所述的位置傳感器與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、主控制器連 接。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為將現(xiàn)有技術(shù)的快速充電站中的AC/DC變換器，用飛輪 儲(chǔ)能裝置取代，即組成了飛輪儲(chǔ)能快速充電站，所述的飛輪儲(chǔ)能裝置既有儲(chǔ)電功能，同時(shí)還 具有AC/DC變換功能，通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂疲蓪?shí)現(xiàn)夜間儲(chǔ)電白天放電、邊儲(chǔ)電邊放電等多種工 作模式，既有效避免了對(duì)電網(wǎng)的瞬時(shí)大功率需求和沖擊，又可錯(cuò)峰用電，降低用電成本。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的難題，本實(shí)用新型提出了采用飛輪儲(chǔ)能裝置的快速充電裝 置，具有錯(cuò)峰用電功能，并有儲(chǔ)電容量大、轉(zhuǎn)換效率高、設(shè)備壽命長(zhǎng)、運(yùn)行維護(hù)成本低、無(wú)污 染等優(yōu)點(diǎn)；本實(shí)用新型不僅限于對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電，還可對(duì)電動(dòng)助動(dòng)車(chē)等其它設(shè)備充電。本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在所述的飛輪儲(chǔ)能快速充電裝置采用飛輪儲(chǔ)能 裝置，既有效避免了對(duì)電網(wǎng)的瞬時(shí)大功率需求和沖擊，又可錯(cuò)峰用電，并有儲(chǔ)電容量大、結(jié) 構(gòu)緊湊、使用壽命長(zhǎng)、可靠性高、運(yùn)行維護(hù)成本低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。

圖1是儲(chǔ)能充電裝置的示意圖。圖2是一種飛輪儲(chǔ)能充電裝置及其控制系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是又一種飛輪儲(chǔ)能充電裝置及其控制系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是飛輪裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。實(shí)施例1 參考圖1、圖2和圖4，一種飛輪儲(chǔ)能充電裝置，所述的充電裝置包括飛輪裝置1、電 動(dòng)機(jī)2、直流發(fā)電機(jī)3、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器Kl、DC/DC變換器K3和充電器K4，所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Kl與電網(wǎng)連接，所述的電動(dòng)機(jī)2與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器Kl連接，所述的電動(dòng)機(jī)2與飛輪裝置1連 接并驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的飛輪裝置1與直流發(fā)電機(jī)3連接并驅(qū)動(dòng)直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，所 述的直流發(fā)電機(jī)3與DC/DC變換器K3連接，所述的DC/DC變換器K3與充電裝置K4連接， 所述的充電裝置K4與負(fù)載連接。 參考圖4，所述的飛輪裝置1包括飛輪11、轉(zhuǎn)軸12和飛輪機(jī)殼13，所述的電動(dòng)機(jī)2 包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子21、電動(dòng)機(jī)定子22和電動(dòng)機(jī)機(jī)殼23，所述的電動(dòng)機(jī)定子22固結(jié)在其機(jī)殼 23內(nèi)側(cè)，所述的直流發(fā)電機(jī)3包括直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子31、直流發(fā)電機(jī)定子32和直流發(fā)電機(jī)機(jī) 殼33，所述的直流發(fā)電機(jī)定子32固結(jié)在直流發(fā)電機(jī)機(jī)殼33內(nèi)側(cè)，所述的飛輪11固結(jié)在轉(zhuǎn) 軸12上，所述的轉(zhuǎn)軸12通過(guò)軸承4被支承在飛輪機(jī)殼13上，所述的轉(zhuǎn)軸12兩端分別伸出 飛輪機(jī)殼13外，所述的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子21和直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子31分別固結(jié)在轉(zhuǎn)軸12伸出飛輪
4機(jī)殼13外的軸段上，所述的電動(dòng)機(jī)機(jī)殼23固結(jié)在飛輪機(jī)殼13上并與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子21配合， 所述的直流發(fā)電機(jī)機(jī)殼33固結(jié)在飛輪機(jī)殼13上并與直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子31配合。所述的充電裝置還包括主控制器K5，所述的主控制器K5與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器Kl、發(fā)電 機(jī)控制器K2、DC/DC變換器K3連接。所述電動(dòng)機(jī)2上安裝位置傳感器5，所述的位置傳感器5與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器K1、主控 制器K5連接。實(shí)施例2參考圖1、圖3和圖4，一種飛輪儲(chǔ)能充電裝置，所述的充電裝置包括飛輪裝置1、電 動(dòng)機(jī)2、直流發(fā)電機(jī)3、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器Kl、DC/DC變換器K3和充電器K4，所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Kl與電網(wǎng)連接，所述的電動(dòng)機(jī)2與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器Kl連接，所述的電動(dòng)機(jī)2與飛輪裝置1連 接并驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的飛輪裝置1與直流發(fā)電機(jī)3連接并驅(qū)動(dòng)直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，所 述的直流發(fā)電機(jī)3與DC/DC變換器K3連接，所述的DC/DC變換器K3與充電裝置K4連接， 所述的充電裝置K4與負(fù)載連接。參考圖4，所述的飛輪裝置1包括飛輪11、轉(zhuǎn)軸12和飛輪機(jī)殼13，所述的電動(dòng)機(jī)2 包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子21、電動(dòng)機(jī)定子22和電動(dòng)機(jī)機(jī)殼23，所述的電動(dòng)機(jī)定子22固結(jié)在其機(jī)殼 23內(nèi)側(cè)，所述的直流發(fā)電機(jī)3包括直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子31、直流發(fā)電機(jī)定子32和直流發(fā)電機(jī)機(jī) 殼33，所述的直流發(fā)電機(jī)定子32固結(jié)在直流發(fā)電機(jī)機(jī)殼33內(nèi)側(cè)，所述的飛輪11固結(jié)在轉(zhuǎn) 軸12上，所述的轉(zhuǎn)軸12通過(guò)軸承4被支承在飛輪機(jī)殼13上，所述的轉(zhuǎn)軸12兩端分別伸出 飛輪機(jī)殼13外，所述的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子21和直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子31分別固結(jié)在轉(zhuǎn)軸12伸出飛輪 機(jī)殼13外的軸段上，所述的電動(dòng)機(jī)機(jī)殼23固結(jié)在飛輪機(jī)殼13上并與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子21配合， 所述的直流發(fā)電機(jī)機(jī)殼33固結(jié)在飛輪機(jī)殼13上并與直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子31配合。所述的充電站包括主控制器K5，所述的主控制器K5與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器K1、和DC/DC 變換器K3連接。所述電動(dòng)機(jī)2上安裝位置傳感器5，所述的位置傳感器5與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器K1、主控 制器K5連接。飛輪儲(chǔ)能充電裝置的工作原理儲(chǔ)能過(guò)程當(dāng)飛輪裝置1需要儲(chǔ)能時(shí)，主控制器K5向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器Kl發(fā)出指令， 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器Kl立即根據(jù)指令運(yùn)行電動(dòng)機(jī)2，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子21被驅(qū)動(dòng)后轉(zhuǎn)速升高，此時(shí)飛輪 11也隨之轉(zhuǎn)速升高，因此飛輪11儲(chǔ)存的機(jī)械能升高。當(dāng)飛輪11達(dá)到允許的上限轉(zhuǎn)速或指 令要求的轉(zhuǎn)速后停止儲(chǔ)能過(guò)程，飛輪11繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，其機(jī)械能得以?xún)?chǔ)存，此時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子31 也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。充電過(guò)程當(dāng)需對(duì)負(fù)載充電時(shí)，主控制器K5(或通過(guò)發(fā)電機(jī)控制器K2)發(fā)出指令 運(yùn)行發(fā)電機(jī)3，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子31在飛輪裝置儲(chǔ)存的機(jī)械能帶動(dòng)下使發(fā)電機(jī)3按照主控制器 Κ5 (或通過(guò)發(fā)電機(jī)控制器Κ2)要求的發(fā)電參數(shù)發(fā)電，發(fā)電機(jī)3發(fā)出的電經(jīng)過(guò)DC/DC變換器 K3變換成負(fù)載所需的電參數(shù)要求。當(dāng)發(fā)電機(jī)3達(dá)到指令要求后停止發(fā)電，由于飛輪11儲(chǔ)存 的機(jī)械能被消耗，此后飛輪11將以較低的轉(zhuǎn)速繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)飛輪11降低到允許的下限轉(zhuǎn) 速時(shí)，主控制器K5將隨時(shí)發(fā)出指令停止充電過(guò)程，之后主控制器K5將根據(jù)控制程序擇機(jī)運(yùn) 行儲(chǔ)能過(guò)程。上述儲(chǔ)能過(guò)程和充電過(guò)程可根據(jù)需要在主控制器K5的控制下分別運(yùn)行或同時(shí)運(yùn)行。
權(quán)利要求一種飛輪儲(chǔ)能充電裝置，其特征在于所述的充電裝置包括飛輪裝置、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變換器和充電器，所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電網(wǎng)連接，所述的電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，所述的電動(dòng)機(jī)與飛輪裝置連接并驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的飛輪裝置與發(fā)電機(jī)連接并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的發(fā)電機(jī)與變換器連接，所述的變換器與充電器連接，所述的充電器與負(fù)載連接。
2.如權(quán)利要求1所述的飛輪儲(chǔ)能充電裝置，其特征在于所述的飛輪裝置包括飛輪、轉(zhuǎn) 軸和飛輪機(jī)殼，所述的電動(dòng)機(jī)包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、電動(dòng)機(jī)定子和電動(dòng)機(jī)機(jī)殼，所述的電動(dòng)機(jī)定 子固接在電動(dòng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)側(cè)，所述的發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)定子和發(fā)電機(jī)機(jī)殼，所述 的發(fā)電機(jī)定子固接在發(fā)電機(jī)機(jī)殼內(nèi)側(cè)，所述的飛輪固接在轉(zhuǎn)軸上，所述的轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承被 支承在飛輪機(jī)殼上，所述的轉(zhuǎn)軸兩端分別伸出飛輪機(jī)殼外，所述的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子分別固接在轉(zhuǎn)軸伸出飛輪機(jī)殼外的軸段上，所述的電動(dòng)機(jī)機(jī)殼固接在飛輪機(jī)殼上，所述 的發(fā)電機(jī)機(jī)殼固接在飛輪機(jī)殼上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的飛輪儲(chǔ)能充電裝置，其特征在于所述的充電裝置還包括 主控制器，所述的主控制器與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、發(fā)電機(jī)控制器、變換器、充電器連接，所述發(fā)電 機(jī)控制器與所述發(fā)電機(jī)連接。
4.如權(quán)利要求1或2所述的飛輪儲(chǔ)能充電裝置，其特征在于所述的充電裝置還包括 主控制器，所述的主控制器與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變換器、充電器連接。
5.如權(quán)利要求1或2所述的飛輪儲(chǔ)能充電裝置，其特征在于所述的發(fā)電機(jī)為直流發(fā) 電機(jī)，所述的變換器為DC/DC變換器，直流發(fā)電機(jī)與DC/DC變換器連接，DC/DC變換器與充 電器連接。
6.如權(quán)利要求3所述的飛輪儲(chǔ)能充電裝置，其特征在于所述的發(fā)電機(jī)為直流發(fā)電機(jī)， 所述的變換器為DC/DC變換器，直流發(fā)電機(jī)與DC/DC變換器連接，DC/DC變換器與充電器連接。
7.如權(quán)利要求1或2所述的飛輪儲(chǔ)能充電裝置，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)上安裝位置 傳感器，所述的位置傳感器與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、主控制器連接。
8.如權(quán)利要求4所述的飛輪儲(chǔ)能充電裝置，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)上安裝位置傳感 器，所述的位置傳感器與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、主控制器連接。
專(zhuān)利摘要一種飛輪儲(chǔ)能充電裝置，包括飛輪裝置、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變換器和充電器，所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電網(wǎng)連接，所述的電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，所述的電動(dòng)機(jī)與飛輪裝置連接并驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的飛輪裝置與發(fā)電機(jī)連接并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的發(fā)電機(jī)與變換器連接，所述的變換器與充電器連接，所述的充電器與負(fù)載連接。本實(shí)用新型具有錯(cuò)峰用電功能，并有儲(chǔ)電容量大、轉(zhuǎn)換效率高、設(shè)備壽命長(zhǎng)、運(yùn)行維護(hù)成本低、無(wú)污染。
文檔編號(hào)H02J7/00GK201682306SQ201020193810
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者謝偉東 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)