[发明专利]基于负载隔离的风力电控充电系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于风力充电单元和负载隔离的电控供电系统。

本发明可用于任何一种用风能为能量存储装置充电的电力操作系统。本发明与风轮机以及电动车辆的应用有关。本发明尤其与主要原动力是直流或交流发动机的车辆有关。所述车辆可以是陆路、水路或水陆两用车辆，本发明也可用于混合动力型的车辆。

为简便起见，在以下说明中主要参考电动车辆，尤其参考主要原动力是直流或交流发动机两轮车辆，这一点对于本发明领域来说没有任何限制。

背景技术

在一般电动车辆中，牵引力来自能量储存装置，该装置非常普遍的是一组电池。电动车辆具有速度和行程范围受限制的特性，为了提高其速度和行程范围，则要采用大电池包，这样做的缺点是电池成本高，并且需要很大的空间堆叠电池，同时也增加车辆的重量。

为提高电动车辆的速度和行程范围,采用了各种方法，其中包括利用车辆的再生能源给电池包充电、利用太阳能和大风力来驱动在风道上具有一个或多个涡轮机的发电机组给电池充电、或综合使用上述方法为电池充电。通过利用再生能源获得的再充电电力不足以弥补电池驱动载荷的损耗。同样，利用太阳能和利用在风道上大风的发电机系统总是被证明是不可行的,因为该充电电源需要庞大的电池包，并需要很大的空间安装上述系统。

本发明人的具有再充电单元的电动车辆的现有技术说明569/CHE/2006,903/CHE/2008在这里作为参考。在现有技术说明中，采用了各种解决方案在车辆移动中给电池充电，以补充电池在驱动载荷时的能量消耗。当车辆在移动过程中对电池进行再充电时，驱动载荷对像风力发电机这样的充电单元的输出造成冲击，从而影响电池的在线充电。由于车辆速度的变化，电池放电的频率是不可预知的。基于加速，电池能量被消耗到极限，从而开始给电池充电的极限被保持在电池的阈值电压。每当为负载供电的电池消耗到阈值电压时，充电单元接管电池为其充电。同时，负载被连接到已经充过电的电池，以便不中断车辆的运行。但是，由于负载变化不可预知，电池在充放电之间总有失配。充电单元在给电池充电上花费更多的时间，而在通过负载使电池放电上花费的时间很少，因为负载直接影响充电单元，在电池给负载放电的同时对其进行充电是非常困难的，这导致用电池包在线充电来达到期望的行程范围时产生了问题。

发明内容

已经尝试通过尽可能最小化提取电池电流、防止或减少电池充电电流的间断、以及将风控电池充电系统与车辆的驱动负载完全隔离确保风控电池充电系统工作一致性等方法，来尽力提高电池续航里程并具有相对简单的结构。

假设一辆电动车辆的风力发电机在车辆移动期间出现逆风的情况下工作，假设车辆运动在交通拥挤的地区，驾驶员可以选择是否使用风力发电机来运行车辆。

为简便起见，考虑两轮电动车辆的供电单元，并且在以下说明中将电池作为储能装置。类似燃料电池组这样的储能部件的其他类型的电池组等也是可行的。所述电动车辆包括常规部件，如驱动发动机、发动机转速控制器、传动和制动机构、加速度装置。

驱动负载所需要的电力来源于两个或更多的供电单元。像速度和距离范围这样的负载需求由客户指定，系统根据的客户指定进行设计。在两轮车辆的情况下，使用两个供电单元，称为PS1和PS2。根据车辆的距离范围需求，各供电单元有一个电池，或多个串联/并联或串并混合连接的电池。电池即能量存储装置最好是相同的型号和规格。供电单元包括给交流负载供电的逆变器，对于直流负载，所述逆变输出被整流后通过电压控制器提供给单一输出的负载。供电单元中的电池被设计成用蓄电池部件与适当的电容器组集成。与蓄电池部件集成的电容器是这样工作的，电容器吸收由风力发电机单元完成对电池的充电后的有效浮动电压，这样防止电池更快地耗尽。存在于供电单元中的逆变器或电压控制器根据负载的需求，分别保证均衡和稳定的交流或直流输出。