CN201682306U - 飞轮储能充电装置 - Google Patents

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Abstract

一种飞轮储能充电装置，包括飞轮装置、电动机、发电机、电动机驱动器、变换器和充电器，所述的电动机驱动器与电网连接，所述的电动机与电动机驱动器连接，所述的电动机与飞轮装置连接并驱动飞轮转动，所述的飞轮装置与发电机连接并驱动发电机转子转动，所述的发电机与变换器连接，所述的变换器与充电器连接，所述的充电器与负载连接。本实用新型具有错峰用电功能，并有储电容量大、转换效率高、设备寿命长、运行维护成本低、无污染。

Description

飞轮储能充电装置
技术领域
本实用新型属于一种飞轮储能充电装置。
背景技术
近年来，全球电动汽车的发展方兴未艾。不远的将来，电动机驱动的电动汽车将全面取代内燃机驱动的传统汽车，已毫无悬念。各种电动汽车技术已日趋成熟，但是人类社会如何使用电动汽车，还有许多问题未解决。其中，针对外部充电式的纯电动汽车和混合动力汽车，其充电站就是一个涉及全社会的重要基础设施，应该在充分研究和论证的基础上选取若干最优方案，通过实施示范运行后再进行全面布局和建设。
用于电动汽车充电站使用的充电设备必须是快速充电式的，否则无法满足商业化需要。现有技术的快速充电站的原理图如图1所示，它直接将电网的电能通过AC/DC变换后，再采用高电压大电流(直流)方式对电动汽车进行快速充电。为了提高充电速度，需提高充电设备的输出功率，例如对1台电动汽车的电池系统采用400V/600A进行快速充电，输出功率需240kW，若同时有多台汽车充电，其对电网的功率需求显然太大。为解决这一难题，一些快速充电站的技术方案中也提出建立储电系统，主要采用超级电容或蓄电池组成的储电装置。上述充电及储电系统可参见已公开的中国专利及申请中的200510076619.1，200820012115.2，200820212892.1等。但是，由于现有技术的超级电容存在储电容量低，无法满足电动汽车充电站对电能容量的要求；蓄电池(包括当前先进的锂电池)存在成本高、寿命短等致命缺钱，无法达到充电站对经济性的要求。
发明内容
为了克服已有储能充电装置的不能实行错峰用电、容量较小、转换效率低、寿命短、运行维护成本高的不足，本实用新型提供一种具有错峰用电功能，并有储电容量大、转换效率高、设备寿命长、运行维护成本低、无污染的飞轮储能充电装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种飞轮储能充电装置，包括飞轮装置、电动机、发电机、电动机驱动器、变换器和充电器，所述的电动机驱动器与电网连接，所述的电动机与电动机驱动器连接，所述的电动机与飞轮装置连接并驱动飞轮转动，所述的飞轮装置与发电机连接并驱动发电机转子转动，所述的发电机与变换器连接，所述的变换器与充电器连接，所述的充电器与负载连接。
进一步，所述的飞轮装置包括飞轮、转轴和飞轮机壳，所述的电动机包括电动机转子、电动机定子和电动机机壳，所述的电动机定子固接在电动机机壳内侧，所述的发电机包括发电机转子、发电机定子和发电机机壳，所述的发电机定子固接在发电机机壳内侧，所述的飞轮固接在转轴上，所述的转轴通过轴承被支承在飞轮机壳上，所述的转轴两端分别伸出飞轮机壳外，所述的电动机转子和发电机转子分别固接在转轴伸出飞轮机壳外的轴段上，所述的电动机机壳固接在飞轮机壳上，所述的发电机机壳固接在飞轮机壳上。
再进一步，所述的充电装置还包括主控制器，所述的主控制器与电动机驱动器、发电机控制器、变换器、充电器连接，所述发电机控制器与所述发电机连接。
更进一步，所述的充电装置还包括主控制器，所述的主控制器与电动机驱动器、变换器、充电器连接。
所述的发电机为直流发电机，所述的变换器为DC/DC变换器，直流发电机与DC/DC变换器连接，DC/DC变换器与充电器连接。
所述电动机上安装位置传感器，所述的位置传感器与电动机驱动器、主控制器连接。
本实用新型的技术构思为：将现有技术的快速充电站中的AC/DC变换器，用飞轮储能装置取代，即组成了飞轮储能快速充电站，所述的飞轮储能装置既有储电功能，同时还具有AC/DC变换功能，通过适当的控制，可实现夜间储电白天放电、边储电边放电等多种工作模式，既有效避免了对电网的瞬时大功率需求和冲击，又可错峰用电，降低用电成本。
为了解决现有技术的难题，本实用新型提出了采用飞轮储能装置的快速充电装置，具有错峰用电功能，并有储电容量大、转换效率高、设备寿命长、运行维护成本低、无污染等优点；本实用新型不仅限于对电动汽车充电，还可对电动助动车等其它设备充电。
本实用新型的有益效果主要表现在：所述的飞轮储能快速充电装置采用飞轮储能装置，既有效避免了对电网的瞬时大功率需求和冲击，又可错峰用电，并有储电容量大、结构紧凑、使用寿命长、可靠性高、运行维护成本低、无污染等优点。
附图说明
图1是储能充电装置的示意图。
图2是一种飞轮储能充电装置及其控制系统实施例的结构示意图。
图3是又一种飞轮储能充电装置及其控制系统实施例的结构示意图。
图4是飞轮装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
实施例1
参考图1、图2和图4，一种飞轮储能充电装置，所述的充电装置包括飞轮装置1、电动机2、直流发电机3、电动机驱动器K1、DC/DC变换器K3和充电器K4，所述的电动机驱动器K1与电网连接，所述的电动机2与电动机驱动器K1连接，所述的电动机2与飞轮装置1连接并驱动飞轮转动，所述的飞轮装置1与直流发电机3连接并驱动直流发电机转子转动，所述的直流发电机3与DC/DC变换器K3连接，所述的DC/DC变换器K3与充电装置K4连接，所述的充电装置K4与负载连接。
参考图4，所述的飞轮装置1包括飞轮11、转轴12和飞轮机壳13，所述的电动机2包括电动机转子21、电动机定子22和电动机机壳23，所述的电动机定子22固结在其机壳23内侧，所述的直流发电机3包括直流发电机转子31、直流发电机定子32和直流发电机机壳33，所述的直流发电机定子32固结在直流发电机机壳33内侧，所述的飞轮11固结在转轴12上，所述的转轴12通过轴承4被支承在飞轮机壳13上，所述的转轴12两端分别伸出飞轮机壳13外，所述的电动机转子21和直流发电机转子31分别固结在转轴12伸出飞轮机壳13外的轴段上，所述的电动机机壳23固结在飞轮机壳13上并与电动机转子21配合，所述的直流发电机机壳33固结在飞轮机壳13上并与直流发电机转子31配合。
所述的充电装置还包括主控制器K5，所述的主控制器K5与电动机驱动器K1、发电机控制器K2、DC/DC变换器K3连接。
所述电动机2上安装位置传感器5，所述的位置传感器5与电动机驱动器K1、主控制器K5连接。
实施例2
参考图1、图3和图4，一种飞轮储能充电装置，所述的充电装置包括飞轮装置1、电动机2、直流发电机3、电动机驱动器K1、DC/DC变换器K3和充电器K4，所述的电动机驱动器K1与电网连接，所述的电动机2与电动机驱动器K1连接，所述的电动机2与飞轮装置1连接并驱动飞轮转动，所述的飞轮装置1与直流发电机3连接并驱动直流发电机转子转动，所述的直流发电机3与DC/DC变换器K3连接，所述的DC/DC变换器K3与充电装置K4连接，所述的充电装置K4与负载连接。
参考图4，所述的飞轮装置1包括飞轮11、转轴12和飞轮机壳13，所述的电动机2包括电动机转子21、电动机定子22和电动机机壳23，所述的电动机定子22固结在其机壳23内侧，所述的直流发电机3包括直流发电机转子31、直流发电机定子32和直流发电机机壳33，所述的直流发电机定子32固结在直流发电机机壳33内侧，所述的飞轮11固结在转轴12上，所述的转轴12通过轴承4被支承在飞轮机壳13上，所述的转轴12两端分别伸出飞轮机壳13外，所述的电动机转子21和直流发电机转子31分别固结在转轴12伸出飞轮机壳13外的轴段上，所述的电动机机壳23固结在飞轮机壳13上并与电动机转子21配合，所述的直流发电机机壳33固结在飞轮机壳13上并与直流发电机转子31配合。
所述的充电站包括主控制器K5，所述的主控制器K5与电动机驱动器K1、和DC/DC变换器K3连接。
所述电动机2上安装位置传感器5，所述的位置传感器5与电动机驱动器K1、主控制器K5连接。
飞轮储能充电装置的工作原理：
储能过程：当飞轮装置1需要储能时，主控制器K5向电动机驱动器K1发出指令，电动机驱动器K1立即根据指令运行电动机2，电动机转子21被驱动后转速升高，此时飞轮11也随之转速升高，因此飞轮11储存的机械能升高。当飞轮11达到允许的上限转速或指令要求的转速后停止储能过程，飞轮11继续转动，其机械能得以储存，此时发电机转子31也随之转动。
充电过程：当需对负载充电时，主控制器K5(或通过发电机控制器K2)发出指令运行发电机3，发电机转子31在飞轮装置储存的机械能带动下使发电机3按照主控制器K5(或通过发电机控制器K2)要求的发电参数发电，发电机3发出的电经过DC/DC变换器K3变换成负载所需的电参数要求。当发电机3达到指令要求后停止发电，由于飞轮11储存的机械能被消耗，此后飞轮11将以较低的转速继续转动。当飞轮11降低到允许的下限转速时，主控制器K5将随时发出指令停止充电过程，之后主控制器K5将根据控制程序择机运行储能过程。
上述储能过程和充电过程可根据需要在主控制器K5的控制下分别运行或同时运行。

Claims (8)

1.一种飞轮储能充电装置，其特征在于：所述的充电装置包括飞轮装置、电动机、发电机、电动机驱动器、变换器和充电器，所述的电动机驱动器与电网连接，所述的电动机与电动机驱动器连接，所述的电动机与飞轮装置连接并驱动飞轮转动，所述的飞轮装置与发电机连接并驱动发电机转子转动，所述的发电机与变换器连接，所述的变换器与充电器连接，所述的充电器与负载连接。
2.如权利要求1所述的飞轮储能充电装置，其特征在于：所述的飞轮装置包括飞轮、转轴和飞轮机壳，所述的电动机包括电动机转子、电动机定子和电动机机壳，所述的电动机定子固接在电动机机壳内侧，所述的发电机包括发电机转子、发电机定子和发电机机壳，所述的发电机定子固接在发电机机壳内侧，所述的飞轮固接在转轴上，所述的转轴通过轴承被支承在飞轮机壳上，所述的转轴两端分别伸出飞轮机壳外，所述的电动机转子和发电机转子分别固接在转轴伸出飞轮机壳外的轴段上，所述的电动机机壳固接在飞轮机壳上，所述的发电机机壳固接在飞轮机壳上。
3.如权利要求1或2所述的飞轮储能充电装置，其特征在于：所述的充电装置还包括主控制器，所述的主控制器与电动机驱动器、发电机控制器、变换器、充电器连接，所述发电机控制器与所述发电机连接。
4.如权利要求1或2所述的飞轮储能充电装置，其特征在于：所述的充电装置还包括主控制器，所述的主控制器与电动机驱动器、变换器、充电器连接。
5.如权利要求1或2所述的飞轮储能充电装置，其特征在于：所述的发电机为直流发电机，所述的变换器为DC/DC变换器，直流发电机与DC/DC变换器连接，DC/DC变换器与充电器连接。
6.如权利要求3所述的飞轮储能充电装置，其特征在于：所述的发电机为直流发电机，所述的变换器为DC/DC变换器，直流发电机与DC/DC变换器连接，DC/DC变换器与充电器连接。
7.如权利要求1或2所述的飞轮储能充电装置，其特征在于：所述电动机上安装位置传感器，所述的位置传感器与电动机驱动器、主控制器连接。
8.如权利要求4所述的飞轮储能充电装置，其特征在于：所述电动机上安装位置传感器，所述的位置传感器与电动机驱动器、主控制器连接。
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