CN209982253U - 具有飞轮储能系统的微型移动设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有飞轮储能系统的微型移动设备，包括：运动发电装置、可储存能量的飞轮储能装置和电池，运动发电装置通过第一电子电力元件连接有飞轮储能装置的电能输入端，使运动发电装置发出的电能传输至飞轮储能装置蓄能，飞轮储能装置包括飞轮、真空室和电机，飞轮和电机于所述真空室内同轴设置，且电机用于驱动所述飞轮旋转蓄能，或在飞轮的惯性旋转驱动下带动所述电机发电；飞轮储能装置的电能输出端通过第二电子电力元件。本实用新型所述的具有飞轮储能系统的微型移动设备，利用飞轮储能装置把微弱、间断的能量收集了起来，在电池电量低时为电池充电，延长了手机等设备的可使用时间，增强其续航性。

Description

具有飞轮储能系统的微型移动设备

技术领域

本实用新型涉及微型移动设备充电领域，具体而言，尤其涉及一种具有飞轮储能系统的微型移动设备。

背景技术

随着信息技术和微电子技术的发展，电子智能设备如手机、平板电脑、笔记本电脑已经融入了我们的生活，但这些设备的续航能力始终有限，经常出现电量不够用的情况，在外出不能得到市电的情况下，为了确保设备电量的充足，人们出门经常要携带充满电量的移动电源，很不方便，而人们在出行、运动时，时刻都在输出机械能，这些能量都没有被利用起来。

发明内容

根据上述提出电子智能设备如手机、平板电脑、笔记本电脑续航能力有限，经常出现电量不够用的情况，在外出不能得到市电的情况下，为了确保设备电量的充足，人们出门经常要携带充满电量的移动电源，很不方便的技术问题，而提供一种具有飞轮储能系统的微型移动设备。本实用新型主要利用运动发电装置和飞轮储能装置，收集并储存手机等经常移动的微型移动设备运动产生的能量，并在电池电量低时为电池充电，延长了手机等设备的可使用时间，增强其续航性。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种具有飞轮储能系统的微型移动设备，包括：运动发电装置、飞轮储能装置和电池，所述运动发电装置通过第一电子电力元件连接有飞轮储能装置的电能输入端，使所述运动发电装置发出的电能传输至所述飞轮储能装置蓄能；所述飞轮储能装置包括飞轮、真空室和电机，所述飞轮和电机于所述真空室内同轴设置，且所述电机用于驱动所述飞轮旋转蓄能，或在飞轮的惯性旋转驱动下带动所述电机发电；所述飞轮储能装置的电能输出端通过第二电子电力元件连接有电池。

当电池内的电量低至指定值，所述飞轮储能装置内的飞轮的惯性旋转驱动下带动所述电机发电，且将电能传输至电池内存储。

进一步地，所述运动发电装置为采用切割磁感线而产生电能的装置，包括中心位置的强磁铁和设于所述强磁铁外部的导电线圈，且在运动后，导电线圈切割磁感线产生电流。

进一步地，所述飞轮为高强度复合材料制成的高速飞轮。

进一步地，所述电机为电动/发电互逆式电机。

进一步地，所述真空室内设有旋转轴，所述旋转轴的前后两端分别设有第一轴承和第二轴承，所述飞轮和电机设于所述旋转轴上；所述第一轴承和第二轴承为磁悬浮轴承。

进一步地，所述飞轮储能装置还设有监测飞轮转速的监测装置。

进一步地，所述第一电子电力元件和第二电子电力元件为具有变流功能的电力变换器。

与现有技术相比较，本实用新型所述的具有飞轮储能系统的微型移动设备，运动发电装置通过第一电子电力元件与飞轮储能装置相连，飞轮储能装置通过第二电子电力元件与电池相连，电池管理系统控制飞轮储能装置工作于充电模式或放电模式，利用飞轮储能装置把微弱、间断的能量收集了起来，在电池电量低时为电池充电，延长了手机等设备的可使用时间，增强其续航性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具有飞轮储能系统的微型移动设备示意图。

图中：1、微型移动设备，2、运动发电装置，3、第一电子电力元件，4、第二电子电力元件，5、电池，6、飞轮，7、真空室，8、电机，9、第一轴承，10、第二轴承，11、飞轮储能装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1所示，本实用新型提供了一种具有飞轮储能系统的微型移动设备，包括：运动发电装置2、可储存能量的飞轮储能装置11和电池5，所述运动发电装置2通过第一电子电力元件3连接有飞轮储能装置11的电能输入端，使所述运动发电装置2发出的电能传输至所述飞轮储能装置11蓄能，即所述运动发电装置2为飞轮储能装置11提供电力。此运动发电装置2工作状态，如果人们从沙发或床上起来，在房间的四周散步行走，以及每天运动可以产生更多的电力，约产生70瓦左右的电力，可以为一个手机或植入体内的医疗传感设备充电。

所述飞轮储能装置11包括飞轮6、真空室7和电机8，所述飞轮6和电机8于所述真空室7内同轴设置，且所述电机8用于驱动所述飞轮6旋转蓄能，或在飞轮6的惯性旋转驱动下带动所述电机8发电；所述飞轮储能装置11的电能输出端通过第二电子电力元件4连接有电池5，即所述飞轮储能装置11为电池5提供电力，现有技术中有相近的利用机械能直接为飞轮赋能的小型飞轮自发电装置已被提出应用于电子锁中为电子锁供电，本实用新型实施方式中的飞轮储能装置可采取类似的小型化措施。

当电池5内的电量低至指定值，所述飞轮储能装置11内的飞轮6的惯性旋转驱动下带动所述电机8发电，且将电能传输至电池5内存储，实现采用飞轮储能系统将电能收集起来，在电池电量过低时，飞轮储能装置11工作于放电模式，向电池5充电。

在本实用新型的实施方式中，所述运动发电装置2为采用切割磁感线而产生电能的装置，包括中心位置的强磁铁和设于所述强磁铁外部的导电线圈，且在运动后，导电线圈切割磁感线产生电流，本实施方式中采用的运动发电装置2，国外有一款名为WankBand的智能手环就采用了类似的方式，通过运动永磁体在线圈中运动形成感应电压来发电。

在本实用新型的实施方式中，所述飞轮6为高强度复合材料制成的高速飞轮，可提供更高的功率密度，所述电机8为电动/发电互逆式电机，可工作于电动机方式或发电机方式，所述电机可采用微型直流发电机。

在本实用新型的实施方式中，所述真空室7内设有旋转轴，所述旋转轴的前后两端分别设有第一轴承9和第二轴承10，所述飞轮6和电机8设于所述旋转轴上，且处于真空室7中，减小空气阻力带来的损耗；所述第一轴承9和第二轴承10为磁悬浮轴承，摩擦损耗极小。

在本实用新型的实施方式中，所述飞轮储能装置11还设有监测飞轮6转速的监测装置，由飞轮6转速可得到飞轮6所储存能量的多少。

在本实用新型的实施方式中，所述第一电子电力元件3和第二电子电力元件4为具有变流功能的电力变换器。

在本实用新型的实施方式中，微型移动设备所用的电池5为锂电池。

一种上述具有飞轮储能系统的微型移动设备的使用方法，包括以下步骤：当微型移动设备1移动时，运动发电装置2随其运动发电，通过第一电子电力元件3变流后供给处于充电模式的飞轮储能装置11，此时飞轮电机8以电动机方式运行，带动飞轮6加速旋转，把获得的电能转化为飞轮6的动能，通过监测飞轮转速可以测出飞轮6储存能量的值；

在电池管理系统检测到电池5的电量低于一定值时，发出信号，使飞轮储能装置11工作于放电模式，此时飞轮电机8以发电机方式运行，旋转的飞轮6带动发电机转子发电，经过第二电子电力元件4变流为电池5充电所需的电流后，为电池5充电，同时飞轮6转速降低，当转速低到不能稳定供电时，停止为电池5充电。

所述电池管理系统的充电管理模块根据电池5的特性控制充电电流，对电池5进行安全充电，具体的，电池管理系统(Battery Management System，BMS)包括电池参数检测、电池状态估计、充电控制等功能；BMS中具有一个充电管理模块，它能够根据电池5的特性、温度高低，控制充电电流，对电池5进行安全充电。

电池管理系统控制飞轮储能装置11工作于充电模式或放电模式，且所述电池管理系统具有检测电池5剩余电量的功能，当电池5电量低于A时，电池管理系统使飞轮储能装置11工作于放电模式，飞轮储能装置为电池5提供电力，其余时间电池管理系统使飞轮储能装置11工作于充电模式，运动发电装置2为飞轮储能装置11提供电力，且提供的电力储存于飞轮储能装置11中。

在本实用新型的实施方式中，电池电量低于的A值为电池5总容量的40％，当然，在本实用新型的其他实施方式中，根据指定的设计要求，电池电量低于的A值可以为30％，其目的是保证电池5具有充足电能。

在本实用新型的实施方式中，所述微型移动设备1为手机，当然，在其他实施方式中，所述微型移动设备1也可以是平板电脑、笔记本电脑等。

在本实用新型的实施方式中，所述运动发电装置2、飞轮储能装置11、第一电子电力元件3、第二电子电力元件4、电池5均为微型设备，其大小应能装于手机1内部。

在本实用新型的实施方式中，所述运动发电装置2由微型移动设备手机1的运动产生电能，此实施例中的运动发电装置2采用利用切割磁感线而产生电能的装置，装置外部缠绕导电线圈，内部放置有可活动的强磁铁，在手机移动时，导电线圈切割磁感线产生电流，并经过第一电子电力元件3变流后给飞轮储能装置11供电。

本实用新型所述的具有飞轮储能系统的微型移动设备及其使用方法，可以收集并储存手机等经常移动的微型移动设备运动产生的能量，并在电池电量低时为电池充电，延长了手机等设备的可使用时间，增强其续航性，把手机等经常移动的微型移动设备运动产生的机械能利用了起来，并且获得能量方便，减少携带移动电源的负担。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种具有飞轮储能系统的微型移动设备，其特征在于，包括：运动发电装置、飞轮储能装置和电池，所述运动发电装置通过第一电子电力元件连接有飞轮储能装置的电能输入端，使所述运动发电装置发出的电能传输至所述飞轮储能装置蓄能；

所述飞轮储能装置包括飞轮、真空室和电机，所述飞轮和电机于所述真空室内同轴设置，且所述电机用于驱动所述飞轮旋转蓄能，或在飞轮的惯性旋转驱动下带动所述电机发电；

所述飞轮储能装置的电能输出端通过第二电子电力元件连接有电池；

当电池内的电量低至指定值，所述飞轮储能装置内的飞轮的惯性旋转驱动下带动所述电机发电，且将电能传输至电池内存储。

2.根据权利要求1所述的具有飞轮储能系统的微型移动设备，其特征在于，所述运动发电装置为采用切割磁感线而产生电能的装置，包括中心位置的强磁铁和设于所述强磁铁外部的导电线圈，且在运动后，导电线圈切割磁感线产生电流。

3.根据权利要求1所述的具有飞轮储能系统的微型移动设备，其特征在于，所述飞轮为高强度复合材料制成的高速飞轮。

4.根据权利要求1所述的具有飞轮储能系统的微型移动设备，其特征在于，所述电机为电动/发电互逆式电机。

5.根据权利要求1所述的具有飞轮储能系统的微型移动设备，其特征在于，所述真空室内设有旋转轴，所述旋转轴的前后两端分别设有第一轴承和第二轴承，所述飞轮和电机设于所述旋转轴上；

所述第一轴承和第二轴承为磁悬浮轴承。

6.根据权利要求1所述的具有飞轮储能系统的微型移动设备，其特征在于，所述飞轮储能装置还设有监测飞轮转速的监测装置。

7.根据权利要求1所述的具有飞轮储能系统的微型移动设备，其特征在于，所述第一电子电力元件和第二电子电力元件为具有变流功能的电力变换器。