一种太阳能-自由活塞直线电机蓄电储能系统的制作方法

本发明涉及一种太阳能-自由活塞直线电机蓄电储能系统，属于能源动力领域。

背景技术：

近几年，我国纯电动汽车的保有量从2014年的8万辆迅速增加至2018年的211万辆，增长速度非常迅猛。如今电动车逐渐走入大众的视野，已经成为人们出行首选的交通工具。然而，随着人们对电动车认可度的逐渐升高，电动车的一些弊端也逐渐显露出来，如其续航里程不足，充电时间过长，配套充电桩不完善，维护成本过高等。因此，如何解决电动车续航里程，节约成本，方便人们出行已经成为遏制电动车发展的瓶颈。为了解决这一系列的问题，本发明提出一种太阳能-自由活塞直线电机蓄电储能系统，解决其续航里程不足等缺陷。

技术实现要素：

本发明为了解决电动车充电时间过长、维护成本过高等问题，提出了一种太阳能-自由活塞直线电机蓄电储能系统。

为了实现上述技术目标，本发明采用如下的技术解决方案：

一种太阳能-自由活塞直线电机蓄电储能系统。如图1所示，主要包括：自由活塞发电、压缩储能模块，蓄电池蓄电模块，控制模块。

自由活塞发电、压缩储能模块包括：储气罐2，直线电机5，动子6，气缸a8、气缸b9，自由活塞a10、自由活塞b11，连杆a12、连杆b13，管道a28、管道b29、管道c30、管道d31；其中，动子6在直线电机5内部；直线电机5为两用永磁电机，当进行压缩储能过程时，直线电机5为电动机模式；当进行膨胀发电过程时，直线电机5为发电机模式；连杆a12、连杆b13分别与动子6固连；自由活塞a10与连杆a12固连，自由活塞b11与连杆b13固连；管道a28一端连接气缸a8，一端连接外部环境；管道c30一端连接气缸b9，一端连接外部环境；管道b29一端连接气缸a8，一端连接储气罐2；管道d31一端连接气缸b9，一端连接储气罐2。

蓄电池蓄电模块包括：太阳能电池板1，蓄电池4，整流器7；其中，太阳能电池板1与控制系统3通过控制线连接，与蓄电池4、直线电机5通过供电线连接；整流器7位于蓄电池4与直线电机5之间，通过供电线连接；控制系统3与蓄电池4通过控制线连接。

控制模块包括：控制系统3，压力传感器a14、压力传感器b15、压力传感器c16，温度传感器a17、温度传感器b18、温度传感器c19温度传感器d20、外接温度传感器e21，电磁阀a22、电磁阀b23、电磁阀c24、电磁阀d25电磁阀e26、电磁阀f27，风机32；其中，压力传感器a14固定在气缸a8上，并通过控制线与控制系统3连接；压力传感器b15固定在气缸b9上，并通过控制线与控制系统3连接；压力传感器c16固定在储气罐2上，并通过控制线与控制系统3连接；温度传感器a17固定在气缸a8上，并通过控制线与控制系统3连接；温度传感器b18固定在气缸b9上，并通过控制线与控制系统3连接；温度传感器c19固定在储气罐2上，并通过控制线与控制系统3连接；温度传感器d20固定在太阳能电池板1上，并通过控制线与控制系统3连接；外接温度传感器e21裸露在外部环境中，并通过控制线与控制系统3连接。电磁阀a22固定在管道a28靠近气缸a8处，并通过控制线与控制系统3连接；电磁阀b23固定在管道b29靠近气缸a8处，并通过控制线与控制系统3连接；电磁阀c24固定在管道d31靠近气缸b9处，并通过控制线与控制系统3连接；电磁阀d25固定在管道c30靠近气缸b9处，并通过控制线与控制系统3连接；电磁阀e26固定在管道b29靠近储气罐2处，并通过控制线与控制系统3连接；电磁阀f27固定在管道d31靠近储气罐2处，并通过控制线与控制系统3连接；风机32固定在在太阳能电池板1上，并通过控制线与控制系统3连接。

一种太阳能-自由活塞直线电机蓄电储能系统，工作过程为：外接温度传感器e21感应环境温度，当感应到的温度在20℃-30℃且蓄电池电量不足100％且缸内压力未达到20mp时，此时太阳能电池板1进行给蓄电池蓄电与压缩空气储能两过程。太阳能电池板1将50％电能通过输电线对蓄电池蓄电，同时50％电能用来推动直线电机5压缩空气储能。其中储能过程为：当直线电机5作为压缩机推动自由活塞a10、自由活塞b11向右运动时，电磁阀d25处于关闭状态，电磁阀c24、电磁阀f27处于打开状态，压缩空气经过管道d31进入储气罐2中，同时电磁阀a22处于打开状态，外界空气通过管道a28进入气缸a8内，电磁阀b23、电磁阀e26处于关闭状态；当直线电机5作为压缩机推动自由活塞a10、自由活塞b11向左运动时，电磁阀a22处于关闭状态，电磁阀b23、电磁阀e26处于打开状态，压缩空气通过管道b29进入储气罐中，同时电磁阀d25处于打开状态，外界空气通过管道c30进入气缸b9内，电磁阀c24、电磁阀f27处于关闭状态，此过程压力传感器a14、压力传感器b15实时监测缸内气压，温度传感器a17、温度传感器b18实时监测缸内温度。当蓄电池4电量达到100％时，太阳能电池板1不再给蓄电池4供电，转而全部供应直线电机5压缩空气储能。当缸内压力达到20mp时，压力传感器c16将信号传给控制系统3，控制系统3调节太阳能电池板1不再给压缩机供电，转而全部供给蓄电池4，当两者均不需要供电时，太阳能电池板1停止工作。当外接温度传感器e21感应到的温度在-10℃-20℃或30℃-45℃时，太阳能电池板1将全部电量供给蓄电池4，若蓄电池电量达到100％时，转而为直线电机5供电进行压缩空气储能。当外接温度传感器e21感应到的温度低于-10℃或高于45℃时，太阳能电池板1停止工作。温度传感器d20实时监测太阳能电池板1的温度，当温度超过45℃时，控制系统将信号传给风机32，对太阳能电池板1进行散热。当太阳能电池板1停止工作，同时蓄电池电量低于40％时，蓄电池4将信号传给控制系统3，控制系统3将信号传给直线电机5，直线电机5作为发电机，系统开始进行膨胀发电过程，过程如下：电磁阀c24电磁阀f27同时处于打开状态，储气罐2中的压缩空气通过管道d31进入气缸b9中，压缩空气推动活塞b11进行做功，活塞b11通过连杆b13将运动传给动子6，动子6在直线电机5中运动切割磁感线产生交流电，产生的交流电通过整流器7将交流电变成直流电给蓄电池蓄电，同时，电磁阀a22处于打开状态，电磁阀b23、电磁阀e26处于关闭状态，气缸a8中的乏气通过管道a28排向外界环境；当活塞b11运动到下止点时，电磁阀b23电磁阀e26同时处于打开状态，储气罐2中的压缩空气通过管道b29进入气缸a8中，压缩空气推动活塞a10进行做功，活塞a10通过连杆a12将运动传给动子6，动子6在直线电机5中运动切割磁感线产生交流电，产生的交流电通过整流器7将交流电变成直流电给蓄电池蓄电，同时，电磁阀d25处于打开状态，电磁阀c24、电磁阀f27处于关闭状态，气缸b9中的乏气通过管道c30排向外界环境。

有益效果

1.本发明实现电动汽车即时充电的功能，不仅在停车时可以充电，在车辆行驶过程中也可以进行充电，减少了司机因停车充电而等待的时间，同时可减少充电桩数量、减少维护费用，降低充电桩占地面积。

2.本发明在解决电动汽车续航里程的同时能够充分的利用太阳能，太阳能清洁、可靠、无污染、可再生，可以节约更多的化石燃料用在国家必需部门。

3.本发明可在夜间做功发电，对电动汽车蓄电池进行充电，有助于减少用电量，节约能源。

附图说明

图1是一种太阳能-自由活塞直线电机蓄电储能系统整体结构图

其中，1—太阳能电池板、2—储气罐、3—控制系统、4—蓄电池、5—直线电机、6—动子、7—整流器、8—气缸a、9—气缸b、10—活塞a、11—活塞b、12—连杆a、13—连杆b、14压力传感器a、15—压力传感器b、16—压力传感器c、17—温度传感器a、18—温度传感器b、19—温度传感器c、20—温度传感器d、21—外接温度传感器e、22—电磁阀a、23—电磁阀b、24—电磁阀c、25—电磁阀d、26—电磁阀e、27—电磁阀f、28—管道a、29—管道b、30—管道c、31—管道d、32—风机。

具体实施方式

结合附图对本申请进一步说明。

一种太阳能-自由活塞直线电机蓄电储能系统。如图1所示，主要包括：自由活塞发电、压缩储能模块，蓄电池蓄电模块，控制模块。

如图1所示，自由活塞发电、压缩储能模块包括：储气罐2，直线电机5，动子6，气缸a8、气缸b9，自由活塞a10、自由活塞b11，连杆a12、连杆b13，管道a28、管道b29、管道c30、管道d31；其中，动子6在直线电机5内部；直线电机5为两用永磁电机，当进行压缩储能过程时，直线电机5为电动机模式；当进行膨胀发电过程时，直线电机5为发电机模式；连杆a12、连杆b13分别与动子6固连；自由活塞a10与连杆a12固连，自由活塞b11与连杆b13固连；管道a28一端连接气缸a8，一端连接外部环境；管道c30一端连接气缸b9，一端连接外部环境；管道b29一端连接气缸a8，一端连接储气罐2；管道d31一端连接气缸b9，一端连接储气罐2。

如图1所示，蓄电池蓄电模块包括：太阳能电池板1，蓄电池4，整流器7；其中，太阳能电池板1与控制系统3通过控制线连接，与蓄电池4、直线电机5通过供电线连接；整流器7位于蓄电池4与直线电机5之间，通过供电线连接；控制系统3与蓄电池4通过控制线连接。

如图1所示，控制模块包括：控制系统3，压力传感器a14、压力传感器b15、压力传感器c16，温度传感器a17、温度传感器b18、温度传感器c19温度传感器d20、外接温度传感器e21，电磁阀a22、电磁阀b23、电磁阀c24、电磁阀d25电磁阀e26、电磁阀f27，风机32；其中，压力传感器a14固定在气缸a8上，并通过控制线与控制系统3连接；压力传感器b15固定在气缸b9上，并通过控制线与控制系统3连接；压力传感器c16固定在储气罐2上，并通过控制线与控制系统3连接；温度传感器a17固定在气缸a8上，并通过控制线与控制系统3连接；温度传感器b18固定在气缸b9上，并通过控制线与控制系统3连接；温度传感器c19固定在储气罐2上，并通过控制线与控制系统3连接；温度传感器d20固定在太阳能电池板1上，并通过控制线与控制系统3连接；外接温度传感器e21裸露在外部环境中，并通过控制线与控制系统3连接。电磁阀a22固定在管道a28靠近气缸a8处，并通过控制线与控制系统3连接；电磁阀b23固定在管道b29靠近气缸a8处，并通过控制线与控制系统3连接；电磁阀c24固定在管道d31靠近气缸b9处，并通过控制线与控制系统3连接；电磁阀d25固定在管道c30靠近气缸b9处，并通过控制线与控制系统3连接；电磁阀e26固定在管道b29靠近储气罐2处，并通过控制线与控制系统3连接；电磁阀f27固定在管道d31靠近储气罐2处，并通过控制线与控制系统3连接；风机32固定在在太阳能电池板1上，并通过控制线与控制系统3连接。

一种太阳能-自由活塞直线电机蓄电储能系统，工作过程为：外接温度传感器e21感应环境温度，当感应到的温度在20℃-30℃且蓄电池电量不足100％且缸内压力未达到20mp时，此时太阳能电池板1进行给蓄电池蓄电与压缩空气储能两过程。太阳能电池板1将50％电能通过输电线对蓄电池蓄电，同时50％电能用来推动直线电机5压缩空气储能。其中储能过程为：当直线电机5作为压缩机推动自由活塞a10、自由活塞b11向右运动时，电磁阀d25处于关闭状态，电磁阀c24、电磁阀f27处于打开状态，压缩空气经过管道d31进入储气罐中，同时电磁阀a22处于打开状态，外界空气通过管道a28进入气缸a8内，电磁阀b23、电磁阀e26处于关闭状态；当直线电机5作为压缩机推动自由活塞a10、自由活塞b11向左运动时，电磁阀a22处于关闭状态，电磁阀b23、电磁阀e26处于打开状态，压缩空气通过管道b29进入储气罐2中，同时电磁阀d25处于打开状态，外界空气通过管道c30进入气缸b9内，电磁阀c24、电磁阀f27处于关闭状态，此过程压力传感器a14、压力传感器b15实时监测缸内气压，温度传感器a17、温度传感器b18实时监测缸内温度。当蓄电池4电量达到100％时，太阳能电池板1不再给蓄电池4供电，转而全部供应直线电机5压缩空气储能。当缸内压力达到20mp时，压力传感c16将信号传给控制系统3，控制系统3调节太阳能电池板1不再给压缩机供电，转而全部供给蓄电池4，当两者均不需要供电时，太阳能电池板1停止工作。当外接温度传感器e21感应到的温度在-10℃-20℃或30℃-45℃时，太阳能电池板1将全部电量供给蓄电池4，若蓄电池电量达到100％时，转而为直线电机5供电进行压缩空气储能。当外接温度传感器e21感应到的温度低于-10℃或高于45℃时，太阳能电池板1停止工作。温度传感器d20实时监测太阳能电池板1的温度，当温度超过45℃时，控制系统将信号传给风机32，对太阳能电池板1进行散热。当太阳能电池板1停止工作，同时蓄电池电量低于40％时，蓄电池4将信号传给控制系统3，控制系统3将信号传给直线电机5，直线电机5作为发电机，系统开始进行膨胀发电过程，过程如下：电磁阀c24电磁阀f27同时处于打开状态，储气罐2中的压缩空气通过管道d31进入气缸b9中，压缩空气推动活塞b11进行做功，活塞b11通过连杆b13将运动传给动子6，动子6在直线电机5中运动切割磁感线产生交流电，产生的交流电通过整流器7将交流电变成直流电给蓄电池蓄电，同时，电磁阀a22处于打开状态，电磁阀b23、电磁阀e26处于关闭状态，气缸a8中的乏气通过管道a28排向外界环境；当活塞b11运动到下止点时，电磁阀b23电磁阀e26同时处于打开状态，储气罐2中的压缩空气通过管道b29进入气缸a8中，压缩空气推动活塞a10进行做功，活塞a10通过连杆a12将运动传给动子6，动子6在直线电机5中运动切割磁感线产生交流电，产生的交流电通过整流器7将交流电变成直流电给蓄电池蓄电，同时，电磁阀d25处于打开状态，电磁阀c24、电磁阀f27处于关闭状态，气缸b9中的乏气通过管道c30排向外界环境。