本實(shí)用新型涉及的是一種綜合儲(chǔ)能裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前動(dòng)能回收系統(tǒng)的主要類(lèi)型，一類(lèi)是通過(guò)發(fā)電將電能儲(chǔ)存于化學(xué)電池及超級(jí)電容器；另一類(lèi)是動(dòng)能直接存儲(chǔ)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置即飛輪儲(chǔ)能；此外少量回收系統(tǒng)將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?shì)能存儲(chǔ)。

從儲(chǔ)能裝置的單位質(zhì)量能量密度角度，無(wú)論單獨(dú)的化學(xué)電池，還是機(jī)械儲(chǔ)能飛輪在現(xiàn)有的技術(shù)條件局限下，極限能量密度一定，不容易突破。

從能量轉(zhuǎn)化速率方面，化學(xué)電池受限于化學(xué)反應(yīng)的客觀條件限制，也存在充放電極限速率。而旋轉(zhuǎn)飛輪儲(chǔ)能的能量吸收和釋放的極限速率可相對(duì)較高。

從儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)方面，儲(chǔ)能飛輪實(shí)現(xiàn)高效動(dòng)能回收和儲(chǔ)能，需要低軸承損耗和低空氣阻力等條件，如果不能將飛輪旋轉(zhuǎn)在真空環(huán)境及利用磁懸浮軸承技術(shù)，能量將逐漸消耗。因而，機(jī)械飛輪的儲(chǔ)能時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。

綜上近述，所涉及電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置，可以提高儲(chǔ)能裝置的能量密度，提升能量轉(zhuǎn)化能力，延長(zhǎng)能量存儲(chǔ)時(shí)間，兼顧能量的可逆轉(zhuǎn)換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置，主要包括殼體、轉(zhuǎn)子架、電池架、電池組、定子、控制器與充放電電路等組成。

轉(zhuǎn)子軸用于電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置的動(dòng)能輸入和動(dòng)能輸出；在電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置的殼體上安裝有軸承，軸承支撐轉(zhuǎn)子軸，在轉(zhuǎn)子軸上裝有轉(zhuǎn)子架，轉(zhuǎn)子架隨轉(zhuǎn)子軸一起旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子架設(shè)置有電池架和轉(zhuǎn)子線圈，電池架用于安裝旋轉(zhuǎn)電池組、控制器與充放電電路,控制器與充放電電路安裝在轉(zhuǎn)子中的電池架上；這樣，轉(zhuǎn)子軸、電池組、控制器、充放電電路和轉(zhuǎn)子線圈在儲(chǔ)能裝置中保持相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。儲(chǔ)能裝置中的定子安裝在儲(chǔ)能裝置固定端蓋上，并與殼體相互連接，定子依靠軸承在轉(zhuǎn)子軸上支承，這樣定子與儲(chǔ)能裝置殼體保持相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

隨轉(zhuǎn)子軸一起旋轉(zhuǎn)的電池組及轉(zhuǎn)子軸上的其他裝置共同構(gòu)成儲(chǔ)能裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，待存貯的動(dòng)能經(jīng)轉(zhuǎn)子軸輸入后，電池組旋轉(zhuǎn)，增加了的電池組轉(zhuǎn)速?gòu)亩龃笱b置存貯的機(jī)械能；如果控制在定子中產(chǎn)生磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子線圈發(fā)電，電能在電池組中存貯或輸出；存儲(chǔ)了電能的電池組也可以通過(guò)向轉(zhuǎn)子線圈供電，同時(shí)控制定子中產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子軸可以向外輸出動(dòng)能。

本實(shí)用新型所公開(kāi)的電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置，具有飛輪機(jī)械儲(chǔ)能狀態(tài)、電池組儲(chǔ)能狀態(tài)、動(dòng)能輸出狀態(tài)和電能輸出狀態(tài)四種工作狀態(tài)，可以對(duì)機(jī)械能進(jìn)行存儲(chǔ)，可以將所存儲(chǔ)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電池中存貯的電能，克服長(zhǎng)時(shí)間單純飛輪儲(chǔ)能的能量損耗問(wèn)題。

本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)：綜合了電池儲(chǔ)能與飛輪儲(chǔ)能兩者的優(yōu)點(diǎn)，在輸入轉(zhuǎn)矩增加，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速迅速上升時(shí)可按“飛輪儲(chǔ)能狀態(tài)”工作，快速機(jī)械儲(chǔ)能；電池組和充放電控制電路隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，電池既能做為飛輪配重完成機(jī)械儲(chǔ)能，又能做為電池儲(chǔ)存電能，能夠獲得比傳統(tǒng)飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)更高的儲(chǔ)能能量密度；裝置工作在“發(fā)電充電狀態(tài)”，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，電能進(jìn)一步存儲(chǔ)在旋轉(zhuǎn)的電池組中，有利于克服單純飛輪長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能的能量損耗問(wèn)題；電池飛輪內(nèi)嵌電池和發(fā)電電動(dòng)裝置，在釋放能量時(shí)可以直接輸出動(dòng)能，也可以直接輸出電能，靈活方便。

附圖說(shuō)明

圖1為電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置分解圖。

其中1-殼體；2-轉(zhuǎn)子架；3-轉(zhuǎn)子線圈；4-定子；5-軸承A1；6-軸承B1；7-轉(zhuǎn)子軸；8-電池架；9-電池組；10-軸承A2；11-軸承B2；12-軸承端蓋；13-控制器與充放電電路；14-電池架端蓋；15-儲(chǔ)能裝置端蓋；

圖2為電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置剖視圖。

其中1-殼體；2-轉(zhuǎn)子架；3-轉(zhuǎn)子線圈；4-定子；5-軸承A1；6-軸承B1；7-轉(zhuǎn)子軸；8-電池架；9-電池組；10-軸承A2；11-軸承B2；13-控制器與充放電電路；14-電池架端蓋；15-儲(chǔ)能裝置端蓋；

圖3為電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置左視圖。

電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置在左視圖上內(nèi)部組成不再贅述。

具體實(shí)施方式

為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型的解決方案如下。應(yīng)當(dāng)理解的是,實(shí)施方式中所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型,并不用于限制本實(shí)用新型。

如附圖1所示，電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置的主要組成包括殼體1、轉(zhuǎn)子架2、電池架8、電池組9、定子4、控制器與充放電電路13。轉(zhuǎn)子通過(guò)A組軸承支承在殼體1和儲(chǔ)能裝置端蓋15上，軸承A1（圖中5）外圈支承在殼體上、軸承A2（圖中10）外圈支承在儲(chǔ)能裝置端蓋上。定子4連接在-儲(chǔ)能裝置端蓋15上，通過(guò)B組軸承（圖中6、11）支承在轉(zhuǎn)子軸7上。

如附圖2所示，轉(zhuǎn)子軸7用于電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置的動(dòng)能輸入和動(dòng)能輸出；在電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置的殼體1上安裝有軸承6、11，軸承支撐轉(zhuǎn)子軸7，在轉(zhuǎn)子軸7上裝有轉(zhuǎn)子架2，轉(zhuǎn)子架2隨轉(zhuǎn)子軸7一起旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子架2設(shè)置有電池架8和轉(zhuǎn)子線圈3，電池架用于安裝旋轉(zhuǎn)電池組9，同時(shí)控制器與充放電電路13也安裝在電池架上；這樣，轉(zhuǎn)子軸7、電池組9、控制器與充放電電路13和轉(zhuǎn)子線圈3在儲(chǔ)能裝置中保持相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。儲(chǔ)能裝置中的定子4安裝在儲(chǔ)能裝置端蓋15上，并與殼體1相互連接，定子依靠軸承5、10在轉(zhuǎn)子軸7上支承，這樣定子與儲(chǔ)能裝置殼體1保持相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

如前所述的電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置的幾種工作狀態(tài)如下。

（1）飛輪機(jī)械儲(chǔ)能狀態(tài) 當(dāng)外界驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)本裝置轉(zhuǎn)子軸增速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，控制器控制轉(zhuǎn)子線圈回路斷開(kāi)，控制電池組空閑并保持原狀態(tài)。裝置轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子殼及相關(guān)部分隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速增加，電池飛輪機(jī)械能增加。

（2）電池組儲(chǔ)能狀態(tài) 當(dāng)電池飛輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速大于發(fā)電臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，控制器可控制發(fā)電、充電電路工作，接通轉(zhuǎn)子線圈回路，定子磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子線圈發(fā)電，經(jīng)控制電路整流及處理后向旋轉(zhuǎn)電池組充電。電池組儲(chǔ)能狀態(tài)可以伴隨飛輪儲(chǔ)能狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行，也可在飛輪軸外部驅(qū)動(dòng)力撤除后慣性轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行。如此可有效克服長(zhǎng)時(shí)間單純飛輪儲(chǔ)能的能量損耗問(wèn)題。此時(shí)裝置工作在發(fā)電充電狀態(tài)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，電能存儲(chǔ)在旋轉(zhuǎn)的電池組中。

（3）動(dòng)能輸出狀態(tài) 控制器控制電池組電能輸出，線圈各項(xiàng)繞組有規(guī)律通、斷電，電流與定子磁場(chǎng)相互作用，推動(dòng)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出動(dòng)能。此時(shí)，本裝置工作在無(wú)刷直流電機(jī)工作狀態(tài)，電池、線圈及控制電路隨轉(zhuǎn)子殼與轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。

（4）電能輸出狀態(tài) 電池飛輪綜合儲(chǔ)能裝置的定子總成可采用磁場(chǎng)線圈或永磁鐵作為定子的主要結(jié)構(gòu)。當(dāng)定子采用磁場(chǎng)線圈結(jié)構(gòu)時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)子軸，控制器控制電池向轉(zhuǎn)子線圈周期脈沖供電，轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，變化磁場(chǎng)作用在定子線圈上，定子線圈感應(yīng)交變電動(dòng)勢(shì)。通過(guò)外部電路將電流引出定子線圈以供利用。此時(shí)，裝置不運(yùn)動(dòng)，定子線圈與轉(zhuǎn)子線圈形成偶合，在控制器控制下把電池儲(chǔ)能通過(guò)定子線圈輸出?；蛘撸瑢⑥D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到特定位置，轉(zhuǎn)子上電力引出端子對(duì)準(zhǔn)裝置外殼上的相關(guān)引出孔位置，引出端子處插入外部導(dǎo)線，控制器控制電池電能從外部導(dǎo)線輸出。此時(shí)化學(xué)電池的電能直接輸出。

此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開(kāi)的內(nèi)容。