CN1089222A

CN1089222A - 一种电动力装置及其应用

Info

Publication number: CN1089222A
Application number: CN93110404A
Authority: CN
Inventors: 李小鹰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-04
Filing date: 1993-01-04
Publication date: 1994-07-13

Abstract

本发明涉及一种电动力装置及其应用，特别是一种多元能量转换的自供能电动力装置及其在运输工具上的应用。本发明所说的电动力装置由光电池阵列、风力发电机组、水力发电机组、电动机、蓄电池组与转换开关相联，形成贮能电路和可逆式动力输出电路而构成。该装置可将多种自然能转换成电能为电动运输工具自行供电。应用该装置可开发出运行时自供能电气船、车、飞机等电动运输工具系列产品。

Description

本发明涉及一种电动力装置及其应用，特别是一种多元能量转换的自供能电动力装置及其在运输工具上的应用。

以电动力装置提供电能驱动运输工具，已经是很普遍的成熟技术了。从电动力装置向载体提供电能的方式上看，现有电动力装置可以分为自供能与他供能两大类型。所谓自供能类型是指那些能够利用自身的能量转换系统直接将其他自然能转变成电能，以供驱动载体运行之电力需求的电动力装置。采用自供能电动力装置的电动运输工具，具有许多长于其他运输工具的优点：它无须人类向其提供动力和燃料;它的运转无污染、无噪音;它的动力传输系统机构简单，维修方便……。然而，目前这类运输工具很少，仅有为数不多的太阳能车、船、飞机。

太阳能车（船、飞机）采用的电动力装置，是一种“光-电”转换装置，它靠光电池将太阳光能转变成电能，利用蓄电池的贮、放电功能，为电动机提供电力，驱动车体运行（也有个别车不利用蓄电池而直接使用光电池提供的电力）。这种太阳能运输工具的“光-电”转换装置是一种“一元”能量转换装置。这种一元能量转换装置只能利用光能，无法利用其他自然能，加之它受到光电池的“光-电”转换率低，输出功率小的限制，装置整体的电能输出水平较低，所以目前难以普及应用。解决这一问题的途径似乎只有一条，那就是研制体积小的大功率高效光电池，这正是目前人们所走的路。然而，即算有了高效光电池，这种一元能量转换装置对自然能的直接利用仍是不充分的，何况新型高效光电池目前还处于初期研制阶段，距实际应用尚需一个过程，因此，采用一元能量转换的电动力装置的自供能运输工具，将不可能在近期内获得普遍的实际应用。

能否在一元能量转换装置的基础上，组合其他能量转换装置，构成一个“多元”能量转换装置，充分利用多种自然能转换成电能，增大装置的输出功率，从整体上提高电能输出水平，使自供能电动运输工具早日得到实际应用呢？能。本发明的目的就是要提供一种多元能量转换的自供能电动力装置，并将其应用于车、船、飞行器，以开发出可供实用的自供能电动运输工具系列产品。

发明是这样实现的：用转换开关将光电池阵列组成的“光-电”转换系统、风力发电机组组成的“风-电”转换系统、水力发电机组组成的“水-电”转换系统与一组蓄电池相联，形成一个贮能电路，同时，将电动机与另一组蓄电池相联，形成一个可逆式动力输出电路，由这两个电路中的各部组件构成一个多元能量转换的自供能电动力装置。该装置是这样运行的：由“光-电”、“风-电”、“水-电”系统和一组蓄电池（A）经转换开关相联而形成的贮能电路，利用光能、风能、水能转换成电能，并将其贮存于蓄电池（A）。由电动机和另一组蓄电池（B）经转换开关相联而形成的可逆式动力输出电路，利用蓄电池（B）提供的电能驱动电动机，向外输出动力，推动该装置的载体行进;当该装置的载体作自由落体运动或惯性运动时，断开蓄电池（B）向电动机供电的通路，同时接通电动机为蓄电池（B）充电的通路，根据“电动机-发电机”可逆原理，经电动机将重力势能或惯性能转换成电能，为蓄电池（B）充电。当蓄电池（B）的电能消耗达到一定指标时，操作转换开关，将蓄电池（B）转入贮能电路，将蓄电池（A）转入可逆式动力输出电路，实现装置内部两组蓄电池在两个电路之间的互换。此时，“光-电”、“风-电”、“水-电”系统为蓄电池（B）充电，蓄电池（A）向电动机供电。如此循环操作转换开关，该装置即可源源不断地向外输出动力。

将多元能量转换的自供能电动力装置应用于运输工具，即可开发出自供能电气船、电气车和电气飞行器等系列产品，以供实用。

由于本发明的着眼点在于综合使用多种能量转换系统为电动运输工具自行供电，所以能比一元能量转换的电动力装置更充分地直接利用多种自然能，从整体上提高装置的电能输出水平，增大输出功率;同时，因为本发明只要将“光-电”、“风-电”、“水-电”等现有的一元能量转换装置经转换开关与电动机、蓄电池等电气元件组合在一起即可，所以结构较简单，有利实施;另外，由于本发明的实施不必等待高效光电池的问世，只需对现有成熟的能量转换技术进行综合运用，故技术难度不大，易于推广，便于开发新产品。

发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是一种自供能电动双体客运船的俯视示意图，这是多元能量转换的自供能电动力装置在水运工具上的一种应用。

图2是图1所示双体客运船的侧剖视示意图。

图3是图1所示双体客运船的电动力装置电气配置框图。

图1所示双体客运船所采用的多元能量转换的自供能电动力装置，由光电池阵列（1）、风力发电机组（2-A和2-B）、水力发电机组（3）、电动机（4-A和4-B）、蓄电池组（5-A和5-B）以及转换开关等电气元件构成。该船设计型长24.00米，型宽8.00米，型高1.65米，型吃水1.00米，排水量96吨，自重24吨，载客500人，以两台功率为15千瓦的电动机驱动涡轮喷水装置推进，经济航速为每小时30公里，最高航速每小时50公里。该船电动力装置的自供能方式如下：当船泊码头，接受光照时，船上铺设的50平方米光电池阵列（1）可产出6千瓦电能为容量达42千瓦的蓄电池（5-A）充电;如果有风，船上的11台立式风力发电机组（2-A）也将提供是电力一并为蓄电池组（5-A）充电。待蓄电池组（5-A）充足电后，操作转换开关，使蓄电池组（5-A）与电动机（4-A和4-B）相联而形成动力输出电路，同时使容量同为42千瓦的蓄电池组（5-B）与光电池阵列（1）、风力发电机组（2-A和2-B）、水力发电机组（3）相联，形成贮能电路，“光-电”系统、“风-电”系统开始为蓄电池组（5-B）充电。启动船体，由蓄电池组（5-A）向电动机（4-A和4-B）供电，驱动船体行进。当船速达到一定标准时，安装在船体水下部分的4台水力发电机组（3）在相对运动的水流推动下，开始发电，并将为蓄电池组（5-B）输送6千瓦的电能，同时，船上的立式风力发电机组（2-A）和8台卧式风力发电机组（2-B）也将在对流风的推动下运转，19台风-电机组可向蓄电池组（5-B）输送28.5千瓦电能，如果天气晴朗，光电池阵列（1）仍将继续工作，不断为蓄电池组（5-B）充电，该船自供电的能力为40.5千瓦，按80%的效率计算，可发电32.4千瓦，动力消耗为30.0千瓦，两项平衡后还有2.4千瓦可用于其他方面的电力需求。当蓄电池组（5-A）的电力消耗达到一定指标时，可操作转换开关，换由蓄电池组（5-B）向电动机供电，而船上各发电系统又开始为蓄电池组（5-A）充电，……如此循环，无穷尽也。

Claims

1、一种由光电池阵列、风力发电机组、水力发电机组、电动机、蓄电池和转换开关构成的电动力装置，其特征是，用转换开关将光电池陈列、风力发电机组、水力发电机组与一组蓄电池相联而形成一个贮能电路，同时将电动机与另一组蓄电池相联，形成一个可逆式动力输出电路，这两个电路中的各部组件经转换开关相联系而共同构成装置本体。

2、根据权利要求1所述的电动力装置，其特征是，分别处于贮能电路和可逆式动力输出电路中的两组蓄电池，可以通过操作转换开关而互换电路。

3、一种电气船，其特征是，包含一个船体和一种电动力装置，所说的电动力装置由转换开关将光电池阵列、风力发电机组、水力发电机组与一组蓄电池相联，形成一个贮能电路，同时将电动机与另一组蓄电池相联，形成一个动力输出电路，分别处于贮能电路和动力输出电路中的两组蓄电池可以通过操作转换开关而互换电路，以自身的电能驱动船体运行。

4、一种电气车，其特征是，包含一个车体和一种电动力装置，所说的电动力装置由转换开关将光电池阵列、风力发电机组与一组蓄电池相联，形成一个贮能电路，同时将电动机与另一组蓄电池相联，形成一个可逆式动力输出电路，分别处于贮能电路和可逆式动力输出电路中的两组蓄电池可以通过操作转换开关而互换电路，以自身的电能驱动车体运行。

5、一种电气飞机，其特征是，包含一个机体和一种电动力装置，所说的电动力装置由转换开关将光电池阵列、风力发电机组与一组蓄电池相联，形成一个贮能电路，同时将电动机与另一组蓄电池相联，形成一个可逆式动力输出电路，分别处于贮能电路和可逆式动力输出电路中的两组蓄电池可以通过操作转换开关而互换电路，以自身的电能驱动机体运行。