CN111058996A - 一种刹车储能装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种刹车储能装置及其控制方法，包括风力发电机(1)和储能器，所述的风力发电机(1)设置于交通工具(2)顶部，所述的风力发电机(1)包括叶轮、用于自动对风的偏航组件、用于改变桨距角的变桨组件以及用于发电的发电机，所述的发电机连接至储能器；需要刹车时，风力发电机(1)变桨，风力发电机(1)的扫风面积增大，实现机械能转化为电能，刹车结束时，风力发电机(1)桨距角变为初始桨距角，风力发电机(1)不发电。与现有技术相比，本发明在刹车的同时将车的动能转化成风机的机械能进而转化成电能，实现了能量的最大利用，减少了能量损失。

Description

一种刹车储能装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及公共交通领域，尤其是涉及一种刹车储能装置及其控制方法。
背景技术
现实的生活中，大型的交通工具一般仍是利用纯物理摩擦力来实现刹车，或者是将停车站点建在高处，想停车时，让车上坡，实现速度下降，停车。第一种方法能使得车辆稳定刹车，但噪声大，且能量利用率低；第二种方法虽然能够提高能量利用率，但对车站地址的选取要求较高，建立车站花费较大，且需要与第一种刹车装置配合才能实现稳定刹车，同时此种方法停车站点一旦建成，刹车效果将固定不变，不可调节。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种刹车储能装置及其控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种刹车储能装置，包括风力发电机和储能器，所述的风力发电机设置于交通工具顶部，所述的风力发电机包括叶轮、用于自动对风的偏航组件、用于改变桨距角的变桨组件以及用于发电的发电机，所述的发电机连接至储能器；
需要刹车时，风力发电机变桨，风力发电机的扫风面积增大，实现机械能转化为电能，刹车结束时，风力发电机桨距角变为初始桨距角，风力发电机不发电。
所述的储能器包括蓄电池。
所述的风力发电机通过加强底座固定在交通工具顶部。
一种刹车储能装置的控制方法，该方法用于交通工具刹车时利用风的阻力进行刹车，同时将机械能转化为电能并存储，具体包括如下步骤：
(1)接收刹车指令后，偏航组件工作，进行自动对风；
(2)风力发电机工作，调整风力发电机桨距角，风力发电机输出功率稳定在额定功率，交通工具减速；
(3)接收刹车结束指令，调整风力发电机桨角为初始桨距角，风力发电机停止工作。
步骤(1)偏航组件自动对风的过程具体为：风向标作为感应元件将风向的变化利用电信号传递到偏航电机的控制器，接着将该信号与风力发电机的风轮轴方向信号进行比较，然后经过放大器进行放大后，给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令。
步骤(2)具体为：
(21)计算风力发电机的额定风速v额定：
Figure BDA0002288155660000021
其中，P额定为风力发电机的额定功率，p为空气密度，A为扫风面积；
(22)获取风速与车速的合成速度
Figure BDA0002288155660000022
其中
Figure BDA0002288155660000023
为车速，
Figure BDA0002288155660000024
为风速；
(23)当
Figure BDA0002288155660000025
调节桨距角为0，若
Figure BDA0002288155660000026
调整桨距角变大，使得风力发电机输出功率稳定在额定功率。
扫风面积具体为：A＝π*R2，R为风力发电机的风轮半径。
所述的车速和风速分别通过车速度传感器和风速传感器获取。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明将具有变桨装置的风力发电机安装在需要定点停车的交通工具上，当到达站点需要停车时，改变风力发电机的桨距角使得风机的扫风面积增大，在帮助交通工具刹车的同时，将车的动能转化成风机的机械能进而转化成电能，实现了能量的最大利用，减少了能量损失，节约了能源，使得环境更加美好。
附图说明
图1为本发明刹车储能装置的结构示意图；
图2为刹车储能装置的控制方法的流程框图；
图3为偏航组件的控制框图；
图4为变桨组件的控制框图。
图中，1为风力发电机，2为交通工具，3为加强底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例
如图1所示，一种刹车储能装置，包括风力发电机1和储能器，风力发电机1通过加强底座3固定在交通工具2顶部。本实施例风力发电机1采用WT1500-D82风力发电机1，风力发电机1包括叶轮、用于自动对风的偏航组件、用于改变桨距角的变桨组件以及用于发电的发电机，所述的发电机连接至储能器，储能器包括蓄电池。
需要刹车时，风力发电机1变桨，风力发电机1的扫风面积增大，实现机械能转化为电能，刹车结束时，风力发电机1桨距角变为初始桨距角，风力发电机1不发电。
如图2所示，一种刹车储能装置的控制方法，该方法用于交通工具2刹车时利用风的阻力进行刹车，同时将机械能转化为电能并存储，具体包括如下步骤：
(1)接收刹车指令后，偏航组件工作，进行自动对风；
(2)风力发电机1工作，调整风力发电机1桨距角，风力发电机1输出功率稳定在额定功率，交通工具2减速；
(3)接收刹车结束指令，调整风力发电机1桨角为初始桨距角，风力发电机1停止工作。
如图3所示，步骤(1)偏航组件自动对风的过程具体为：风向标作为感应元件将风向的变化利用电信号传递到偏航电机的控制器，接着将该信号与风力发电机1的风轮轴方向信号进行比较，然后经过放大器进行放大后，给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令。
如图4所示，步骤(2)具体为：
(21)计算风力发电机1的额定风速v额定：
Figure BDA0002288155660000031
其中，P额定为风力发电机1的额定功率，p为空气密度，A为扫风面积，扫风面积具体为：A＝π*R2，R为风力发电机1的风轮半径；
(22)获取风速与车速的合成速度
Figure BDA0002288155660000032
其中
Figure BDA0002288155660000033
为车速，
Figure BDA0002288155660000034
为风速，车速和风速分别通过车速度传感器和风速传感器获取；
(23)当
Figure BDA0002288155660000041
调节桨距角为0，这时风机的扫风面积最大，由
Figure BDA0002288155660000042
可知，此时阻力也最大，可以快速刹车；若
Figure BDA0002288155660000043
调整桨距角变大，使得风力发电机1输出功率稳定在额定功率。
本发明针对大型交通工具2需要定点停车的特点，在大型交通工具2上安装拥有变桨系统的风力机，当到达站点需要停车时，改变风机的桨距角使得风机的扫风面积增大，在帮助交通工具2刹车的同时，将车的动能转化成风机的机械能进而转化成电能，实现了能量的最大利用，减少了能量损失。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (8)

1.一种刹车储能装置，其特征在于，包括风力发电机(1)和储能器，所述的风力发电机(1)设置于交通工具(2)顶部，所述的风力发电机(1)包括叶轮、用于自动对风的偏航组件、用于改变桨距角的变桨组件以及用于发电的发电机，所述的发电机连接至储能器；
需要刹车时，风力发电机(1)变桨，风力发电机(1)的扫风面积增大，实现机械能转化为电能，刹车结束时，风力发电机(1)桨距角变为初始桨距角，风力发电机(1)不发电。
2.根据权利要求1所述的一种刹车储能装置，其特征在于，所述的储能器包括蓄电池。
3.根据权利要求1所述的一种刹车储能装置，其特征在于，所述的风力发电机(1)通过加强底座(3)固定在交通工具(2)顶部。
4.一种如权利要求1～3任意一项所述的刹车储能装置的控制方法，其特征在于，该方法用于交通工具(2)刹车时利用风的阻力进行刹车，同时将机械能转化为电能并存储，具体包括如下步骤：
(1)接收刹车指令后，偏航组件工作，进行自动对风；
(2)风力发电机(1)工作，调整风力发电机(1)桨距角，风力发电机(1)输出功率稳定在额定功率，交通工具(2)减速；
(3)接收刹车结束指令，调整风力发电机(1)桨角为初始桨距角，风力发电机(1)停止工作。
5.根据权利要求4所述的一种刹车储能装置的控制方法，其特征在于，步骤(1)偏航组件自动对风的过程具体为：风向标作为感应元件将风向的变化利用电信号传递到偏航电机的控制器，接着将该信号与风力发电机(1)的风轮轴方向信号进行比较，然后经过放大器进行放大后，给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令。
6.根据权利要求4所述的一种刹车储能装置的控制方法，其特征在于，步骤(2)具体为：
(21)计算风力发电机(1)的额定风速v额定：
Figure FDA0002288155650000021
其中，P额定为风力发电机(1)的额定功率，p为空气密度，A为扫风面积；
(22)获取风速与车速的合成速度
Figure FDA0002288155650000022
其中
Figure FDA0002288155650000023
为车速，
Figure FDA0002288155650000024
为风速；
(23)当
Figure FDA0002288155650000025
调节桨距角为0，若
Figure FDA0002288155650000026
调整桨距角变大，使得风力发电机(1)输出功率稳定在额定功率。
7.根据权利要求6所述的一种刹车储能装置的控制方法，其特征在于，扫风面积具体为：A＝π*R2，R为风力发电机(1)的风轮半径。
8.根据权利要求6所述的一种刹车储能装置的控制方法，其特征在于，所述的车速和风速分别通过车速度传感器和风速传感器获取。
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