[发明专利]一种智能飞轮锂电池电能及动能输出或存储装置

摘要

本发明涉及一种智能飞轮锂电池电能及动能输出或存储装置，属于新能源汽车技术领域。包括能量输出输入单元、能量存储单元和能量管理单元三个基本单元组成；能量输出输入单元包括：动力输出齿轮、飞轮电机主轴、电机外壳和转子电磁极；能量存储单元包括锂电池飞轮储能模块和动平衡自动调节模块两个子模块；能量管理单元包括：由电力无线输出及信息交互板，电力无线接收及控制信息交互板、电池管理电路板、动力输出控制电路板。本发明将蓄电池和飞轮电池的优点结合，直接利用蓄电池来构建飞轮，提高了储能密度；通过控制电流来控制电磁力，使得电能和动能输出及存储之间的相互转换极为简洁。

主权项

1.一种智能飞轮锂电池电能及动能输出或存储装置，其特征在于：包括能量输出输入单元、能量存储单元和能量管理单元；所述能量输出输入单元包括：电机、动力输出齿轮（1）、动力输出轴（2）、动力轴轴承座（3）、动力轴轴承（4）、飞轮电机主轴（5）、飞轮电机主轴顶端轴承（6）、飞轮锂电池外壳（7）、电机外壳（8）、电机定子电磁极（9）、转子电磁极（10）、主轴电机穿线管上出口（11‑1）、主轴电机穿线管下入口（11‑2）、飞轮电机主轴中位轴承（12）；能量存储单元包括锂电池飞轮储能模块和动平衡自动调节模块两个子模块；所述锂电池飞轮储能模块包括锂电池飞轮内层壳体（14）、锂电池飞轮外层壳体（15）、锂电池（16）、电池安放外层侧板（17）、电池安放内层侧板（18）、真空抽气端（27）、真空泵（28）；所述动力输出齿轮（1）安装在动力输出轴（2）的顶端，动力输出轴（2）嵌套在动力轴轴承（4）上，动力轴轴承（4）固定在动力轴轴承座（3）上，动力输出轴（2）与电机外壳（8）具有一体结构，飞轮电机主轴（5）嵌入动力输出轴（2）底部空间内，电机外壳（8）的上端与飞轮电机主轴（5）之间设有飞轮电机主轴顶端轴承（6），电机外壳（8）的下端与飞轮电机主轴（5）之间设有飞轮电机主轴中位轴承（12），电机外壳（8）内部为电机腔室，飞轮锂电池外壳（7）顶端与动力输出轴（2）处于密封状态，避免空气进入真空腔室，电机定子永磁极（9）绕飞轮电机主轴（5）轴对称安装在电机外壳（8）上，转子电磁极（10）固定安装在飞轮电机主轴（5）的前端，锂电池（16）的电线和信号线从主轴电机穿线管下入口（11‑2）进入后，再从主轴电机穿线管上出口（11‑1）出来连接电机，实现电机和锂电池（16）相互连通；所述锂电池（16）通过打开电池安放外层侧板（17）和电池安放内层侧板（18）放置到锂电池飞轮内层壳体（14）内，固定安装在动平衡安装底板（19）上，单体锂电池之间无间隙；锂电池飞轮内层壳体（14）内部为电池飞轮腔室，电机腔室与电池飞轮腔室之间形成间隙（13），间隙（13）使得输出输入单元与能量存储单元的真空腔室联通；电池安放外层侧板（17）固定在锂电池飞轮外层壳体（15）上，电池安放内层侧板（18）固定在锂电池飞轮内层壳体（14）上，锂电池飞轮外层壳体（15）下端设有真空抽气端（27），真空抽气端（27）连接真空泵（28），真空泵（28）抽吸锂电池飞轮内层壳体（14）和锂电池飞轮外层壳体（15）之间空腔内空气，使得锂电池飞轮内层壳体（14）和锂电池飞轮外层壳体（15）之间空腔为真空；所述动平衡自动调节模块包括动平衡安装底板（19）、振动偏移电磁检测传感器（20）、动平衡调节螺杆（21）、动平衡调节块（22）、动平衡调电机（23）、飞轮电机主轴末端轴承（24）、动平衡控制电路板（31）；所述动平衡控制电路板（31）固定安装在动平衡安装底板（19）上，动平衡安装底板（19）上开设有三条360^o均分轴对称的槽，三条槽内均安装有动平衡调节螺杆（21）、动平衡调节块（22），动平衡调节螺杆（21）为圆柱形杆，动平衡调节螺杆（21）穿过动平衡调节块（22）内部，动平衡调节块（22）为扁平状，平衡调节螺杆（21）、动平衡调节块（22）整体嵌入平衡安装底板（19）上的槽内，动平衡调节块（22）厚度低于槽的深度，动平衡调电机（23）的转轴为动平衡调节螺杆（21），动平衡调节螺杆（21）穿过动平衡调节块（22），动平衡调节块（22）内设内螺纹，动平衡调节螺杆（21）转动时，动平衡调节块（22）平行移动；在锂电池飞轮内层壳体（14）外侧底端安装振动偏移电磁检测传感器铁磁感应线圈（20‑1），在锂电池飞轮外层壳体（15）内侧底端对应位置安装振动偏移电磁检测传感器铁磁头（20‑2），通过检测三个振动偏移电磁检测传感器铁磁感应线圈（20‑1）感应电流的差异，即可判断振动的强弱，将差异电信号输入到动平衡控制电路板（31）进行分析运算，然后控制动平衡调电机（23）转动，驱动动平衡调节螺杆（21）转动，使得动平衡调节块（22）发生位移，自动调节动平衡，使得三个振动偏移电磁检测传感器铁磁感应线圈（20‑1）感应电流的差异为零，实现振动最小化；所述能量管理单元包括电力无线输出及信息交互板（25）、电力无线接收及控制信息交互板（26）、电力输出线及信号线（29）、电池管理电路板（30）、动力输出控制电路板（32）；所述电力无线输出及信息交互板（25）安装固定在飞轮电机主轴（5）下端面上，用于小功率电力无线输出及控制信息交互，电力无线接收及控制信息交互板（26）安装在锂电池飞轮外层壳体（15）底端轴心位置，用于小功率电力无线接收及控制信息交互，电力输出线及信号线（29）连接电力无线接收及控制信息交互板（26），将无线接收到的电力输出，为蓄电池（33）充电，电池管理电路板（30）和动力输出控制电路板（32）固定安装在动平衡安装底板（19）上，动力输出控制电路板（32）的信号线连接电力无线输出及信息交互板（25），通过电力无线接收及控制信息交互板（26）与外部控制信息实现无线通讯。