一種綜合利用太陽能的助力車動力系統的製作方法

2023-04-23 09:06:21

一種綜合利用太陽能的助力車動力系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種綜合利用太陽能的助力車動力系統，屬動力載運工具【技術領域】。該車動力系統由管狀太陽能電池板組件、驅動電機和刮板式ORC熱機構成，管狀太陽能電池板組件由條狀玻璃管並排排列構成，有聚焦功能，管內條狀太陽能電池板為電機提供電能；刮板式ORC熱機利用液態工作介質到管內進行吸熱之後變成高壓氣態，推動刮板式ORC熱機轉動輸出動能，同時使得太陽能電池板表面處於低溫狀態，差速器用於平衡刮板式ORC熱機和驅動電機之間的力矩，協調驅動車輛前行。本發明一方面利用太陽能發出來的電為驅動電機提供電能，另一方面利用刮板式ORC熱機來吸收太陽能光電轉換之後剩餘的熱能，極大提高了太陽能轉換成動能對效率。
【專利說明】一種綜合利用太陽能的助力車動力系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種綜合利用太陽能的助力車動力系統，屬於載運工具【技術領域】。
【背景技術】
[0002]如何綜合利用太陽能是一個極其重要的問題。太陽能車最大的困難在於太陽能轉化成電能的效率比較低，至少目前階段還沒有大規模的研究應用開始出現，可能未來隨著材料技術和加工工藝等方面技術突飛猛進會出現，但是從汽車造型上看，能利用太陽能的面積和汽車運行需要的能源相比肯定無法全部由太陽能代替，主要還是以電能或者常規油氣能源為主。中午的太陽能1000W/M2，目前太陽能電池的光電轉換效率低於20%，還有80%的光能轉換為熱能無法得到有效利用，這些熱量是有害的，降低了太陽能電池的光電轉換效率，因為光電轉換效率處於25°C為最佳狀態，過高的溫度會大大減低光電轉換效率，目前的解決辦法是進行散熱，如何把剩餘的80%光能也加以利用，而有效利用低溫熱源，需要一種專有的能源回收熱機，綜合利用這是一個亟待解決的問題。

【發明內容】

[0003]本發明要解決的技術問題是:提供一種綜合綜合利用太陽能的助力車動力系統。
[0004]一種綜合利用太陽能的助力車動力系統，其特徵在於:該車動力系統由管狀太陽能電池板組件26、驅動電機31和刮板式ORC熱機20構成，管狀太陽能電池板組件26的每一個根透明玻璃管子內部設置一條太陽能電池板，該玻璃管聚集上壁39接受陽光的上壁橫截面具有凸透鏡特性，有聚焦功能，能將陽光聚焦在中心區域，採用具有很強的耐壓特性的玻璃管，條狀玻璃管並排排列，兩端端頭通過連通橫管42連通，兩端橫管都有出口，其中一端為進口，連通輸液管35, —端為出口，連通高壓氣管36,每條太陽能電池板的電源輸出線並聯輸出後到充電控制器27輸入端，控制器兩個輸出端一端接蓄電池，另一端連接驅動電機31，為電機提供電能，驅動電機和差速器33被固定板30固定在一起，在減震懸架29的下端，減震懸架與車身底盤37連接固定，差速器33驅動電機側的車軸32與車輪之間同軸設置有初級減速齒輪34，與驅動電機31的驅動齒輪嚙合進行初級減速，刮板式ORC熱機用固定板30固定在減震懸架29的下端，刮板式ORC熱機的介質輸出泵25將液態工作介質通過輸液管35輸出到連通橫管42內，然後進入到管狀太陽能電池板組件26內部的所有管道中進行吸熱，條形中太陽能電池板表面設置有電池條透明保護膜41，可防止工作介質對太陽能電池條的傷害，液態工作介質吸熱之後變成氣態，吸收管道中的熱量，使得太陽能電池板表面的溫度急劇下降，處於低溫狀態，便於提高太陽能電池板的光電轉換效率，工作介質出於高壓氣態，推動刮板式ORC熱機20轉動輸出動能，差速器33刮板式ORC熱機側的車軸32與車輪之間同軸設置有初級減速齒輪34，與刮板式ORC熱機20的驅動齒輪嚙合進行初級減速，差速器用於平衡刮板式ORC熱機20和驅動電機31之間的力矩，協調驅動車輛前行。
[0005]管狀太陽能電池板組件26外面設置有透明保護外罩38。[0006]能量綜合利用原理:管狀太陽能電池板組件26把陽光轉換成電力，為蓄電池進行充電，並把電能直接輸送給驅動電機，驅動電機再把動能通過減速齒輪傳遞到輪胎，另一方面陽光產生的電能低於20%，這裡，陽光通過玻璃管聚集上壁39之後被聚焦，這樣就可以把太陽能電池板條做得更窄，在提高光電轉換效率的同時降低了成本；另一方面，剩餘的80%多的太陽能轉化為熱能，使得管狀太陽能電池板組件26管子內部的溫度很高，採用刮板式ORC熱機20來回收熱能，具體的回收過程是介質輸出泵25將液態工作介質通過輸液管35輸出到連通橫管42內，然後進入到管狀太陽能電池板組件26內部的所有管道中進行吸熱，條形中太陽能電池板表面設置有電池條透明保護膜41，用於防止工作介質對太陽能電池條的傷害，液態工作介質吸熱之後變成氣態，吸收管道中的熱量，使得太陽能電池板表面的溫度急劇下降，處於低溫狀態，便於提高太陽能電池板的光電轉換效率，工作介質出於高壓氣態，推動刮板式ORC熱機20轉動輸出動能，通過減速齒輪傳遞到輪胎，連接兩個輪胎的車軸之間設置差速器，可以平衡兩個動力源之間的扭矩，均衡的推動車輛前行。
[0007]熱機結構:該刮板轉子式ORC熱機，包括真空絕熱外殼1、進氣口 2、轉子進氣通道
5、刮板出氣通道6、定子缸體7、轉子8、進氣軸管9、刮板滑槽10、冷液輸出管11、冷凝腔12、散熱片13、0RC熱機冷凝出口管15、熱液輸出管16、刮板17、冷凝管彎頭19、冷卻密封板22、動力輸出端23、波紋吸熱管24、介質輸出泵25 ;定子缸體7和轉子8之間的軸偏心設置，定子缸體7的圓周分為、、三部分，U+彥區域為保溫區,保溫區外部對應裝有真空絕熱外殼I,f?區域為散熱區,散熱區外部對應裝有散熱片13，散熱片13上裝有冷卻密封板22、其間隙構成定冷凝腔12，各個獨立的腔體通過冷凝管彎頭19相互連通，最外側腔體與冷液輸出管11連通，定子缸體7內設有轉子8，轉子8上沿軸線方向三均分轉子位置開槽構成刮板滑槽10，刮板滑槽10內安裝刮板17，刮板17上設有刮板出氣通道6，刮板出氣通道6具有圓弧形結構，轉子8上設置有U形轉子進氣通道5，轉子8軸為進氣軸管9，進氣軸管9上設有進氣口 2，轉子8的缸體外壁上位於ff=O0位置上設有ORC熱機冷凝出口管15，ORC熱機冷凝出口管15後接熱液輸出管16，熱液輸出管16通過冷凝管彎頭19與冷凝腔12最外側腔體連通，轉子8的動力通過動力輸出端23輸出，冷液輸出管11、介質輸出泵25、波紋吸熱管24、進氣軸管9串接密封連通。
[0008]所述進氣軸管9與定子缸體7尾端通過固定螺絲20連接固定；進氣軸管9上的進氣口 2的開口角度決定進汽行程角度，其開口角度等於進汽行程角度，開口角度為60°~80
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[0009]真空絕熱外殼I之間設置真空絕熱層支架4，真空絕熱外殼I覆蓋α+ #保溫區，ff + #的取值範圍是110°~120°，轉子8採用空心結構，內部設置轉子空腔3。散熱片13靠近動力輸出端23的一側安裝散熱風扇14，散熱風扇14通過傳動皮帶21與皮帶輪18連接，皮帶輪18安裝固定在動力輸出端23上。
[0010]其工作的原理是:本熱機採用中間介質，從低品位熱源提取熱量而後發電，構成換熱、發電兩個迴路，叫做雙循環(ORC)發電技術，也稱為朗肯循環發電技術。其工作過程是:如圖5所示，液態工作介質(例如採用含氟R22等製冷劑，或無氟新型冷媒如R410A製冷劑、R410A新冷媒等)經過一個介質輸出泵25輸送到換熱單元(Evaporator蒸發器),被回收的餘熱在換熱單元(Evaporator蒸發器)內，與中間介質換熱，中間介質吸熱後轉變為氣體在膨脹機內膨脹，驅動刮板轉子式ORC熱機轉動，輸出功率做功，實現動力輸出(Power out)；膨脹後中間介質為氣態，進入放熱單元(Condenser冷凝器)，即冷凝腔12通過冷卻密封板22進行風冷，變為液態，再由介質輸出泵25把液態中間介質泵入換熱單元，這裡的換熱單元也稱蒸發器Evaporator，對應本發明就是波紋吸熱管24 (如圖6所示)，這樣就完成一個循環。 [0011]由於進氣軸管9上的進氣口 2的開口角度決定進汽行程角度，其開口角度等於進汽行程角度，高壓蒸汽進入進氣軸管9內通過進氣軸管9上的進氣口 2進入到刮板滑槽10內，又進入到轉子進氣通道5內，通過刮板出氣通道6進入到刮板17及轉子和定子之間的腔體內，高壓蒸汽推動刮板運動，帶動轉子8轉動，刮板17在運動過程中，轉子和定子之間的腔體空間逐漸增大，在高壓蒸汽的推動下，刮板17的頂端受到一個沿圓周運動切線方向的壓力，另一方面刮板17的底面受到一個向上的推力，兩個力相互垂直，使得刮板17存在兩種運動形式:沿圓周運動切線方向運動；向上運動。當刮板17向上運動時,刮板出氣通道6出口與轉子進氣通道5相互交錯，進氣通道封閉，這樣進氣行程結束，β區域為進氣行程。在此過程中，由於傷+ #區域為保溫區，其外部對應設置真空絕熱外殼1，蒸汽繼續膨脹為絕熱膨脹，這種行程稱為絕熱做功行程，#區域為絕熱做功行程，絕熱做功行程蒸汽結束後，進入到 區域為冷卻排氣區域，由於在該區域設有散熱片13使得蒸汽迅速冷卻，產生負壓，拉動刮板17正向轉動，實現負壓做功，蒸汽部分冷凝成水，通過刮板17將汽水混合體推入到ORC熱機冷凝出口管15，這樣的行程為冷卻排氣行程，一個完整的工作周期結束，整個工作周期分為三個行程:進氣行程.;絕熱做功行程# ;冷卻排氣行程P。三個行程角度的確定從如下兩方面考慮:
絕熱做功:本系統在絕熱過程中始終不與外界交換熱量。採用絕熱材料包圍的系統；且對於每一行程進行得較快，系統來不及和外界交換熱量的過程，可認為近似滿足絕熱要求，利用絕熱膨脹做功，壓強和溫度下降的較快，為排球行程做好準備。
節能循環利用:從冷凝出口管15出來的大部分是處於接近沸點的液體，該汽液混合體進入到熱液輸出管16後，冷卻後直接被輸入到蒸汽鍋爐中的波紋吸熱管24內進行重新加熱，變為蒸汽後做功，實現工作循環，在做功的過程中，介質液體不流失。
[0012]冷卻回能:散熱片13上設有冷卻密封板22，其間隙構成冷凝腔12，各個獨立的腔體通過冷凝管彎頭19相互連通，最外側腔體與冷液輸出管11連通，ORC熱機冷凝出口管15的介質液體通過熱液輸出管16，進入到冷凝腔12內，通過風冷進行冷卻，變為低溫液體，通過冷液輸出管11進入介質輸出泵25後輸送到波紋吸熱管24後吸收熱源熱量進入蒸汽進氣軸管9。
[0013]風扇冷卻:散熱片13靠近動力輸出端23的一側裝有散熱風扇14,散熱風扇14通過傳動皮帶21與皮帶輪18連接，皮帶輪18安裝固定在動力輸出端23上，利用自身動力驅動散熱風扇14強制冷卻，冷卻的效果越好，負壓越大，做功熱效率越高。
[0014]本發明的有益效果是:能夠綜合利用太陽能，一方面利用太陽能發出來的電為驅動電機提供電能，另一方面利用刮板式ORC熱機來吸收太陽能光電轉換之後剩餘的熱能，這樣就極大提高了太陽能轉換成動能對效率。該發明可為輕型太陽能車的提供有效的動力，具有良好的節能效果、重要的推廣價值和良好的市場潛力。
【專利附圖】

【附圖說明】[0015]圖1是本發明中刮板式ORC熱機主視剖面結構示意圖；
圖2為本發明中刮板式ORC熱機的主視外觀結構示意圖；
圖3為本發明中刮板式ORC熱機的側視外觀結構示意圖；
圖4為本發明系統結構示意圖；
圖5管狀太陽能電池板組件橫截面示意圖；
圖6管狀太陽能電池板組件俯視圖。
[0016]圖1-6中各標號為:1-真空絕熱外殼，2-進氣口，3-轉子空腔，4-真空絕熱層支架，5-轉子進氣通道，6-刮板出氣通道，7-定子缸體，8-轉子，9-進氣軸管，10-刮板滑槽，11-冷液輸出管，12-冷凝腔，13-散熱片，14-散熱風扇，15-0RC熱機冷凝出口管，16-熱液輸出管，17-刮板，18-皮帶輪，19-冷凝管彎頭，20-刮板式ORC熱機，21-傳動皮帶，22-冷卻密封板，23-動力輸出端，24-波紋吸熱管,25-介質輸出泵，26-管狀太陽能電池板組件，27-充電控制器，28-蓄電池，29-減震懸架，30-固定板，31-驅動電機，32-車軸，33-差速器，34-初級減速齒輪，35-輸液管，36-高壓氣管，37-車身底盤，38-透明保護外罩，39-玻璃管聚集上壁，40-電池條，41-電池條透明保護膜，42-連通橫管。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例，對本發明作進一步說明。
[0018]實施例1:該車動力系統由管狀太陽能電池板組件26、驅動電機31和刮板式ORC熱機20構成，管狀太陽能電池板組件26的每一個根透明玻璃管子內部設置一條太陽能電池板，該玻璃管聚集上壁39接受陽光的上壁橫截面具有凸透鏡特性，有聚焦功能，能將陽光聚焦在中心區域，且玻璃管具有很強的耐壓特性，條狀玻璃管並排排列，兩端端頭通過連通橫管42連通，兩端橫管都有出口，其中一端為進口，連通輸液管35，一端為出口，連通高壓氣管36，每條太陽能電池板的電源輸出線並聯輸出後到充電控制器27輸入端，控制器兩個輸出端一端接蓄電池，另一端連接驅動電機31，驅動電機和差速器33被固定板30固定在一起，在減震懸架29的下端，減震懸架與車身底盤37連接固定，差速器33驅動電機側的車軸32與車輪之間同軸設置有初級減速齒輪34，與驅動電機31的驅動齒輪嚙合進行初級減速，差速器33刮板式ORC熱機側的車軸32與車輪之間同軸設置有初級減速齒輪34，與刮板式ORC熱機20的驅動齒輪嚙合進行初級減速，差速器用於平衡刮板式ORC熱機20和驅動電機31之間的力矩，協調驅動車輛前行。
[0019]管狀太陽能電池板組件26外面設置有透明保護外罩38。
[0020]管狀太陽能電池板組件26可採用鋼化玻璃，具有較高的耐壓性。
[0021]上面結合附圖對本發明的具體實施例作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種綜合利用太陽能的助力車動力系統，其特徵在於:該車動力系統由管狀太陽能電池板組件(26 )、驅動電機(31)和刮板式ORC熱機(20 )構成，管狀太陽能電池板組件(26 )的每一個根透明玻璃管子內部設置一條太陽能電池板，該玻璃管聚集上壁(39)接受陽光的上壁橫截面具有凸透鏡特性，有聚焦功能，能將陽光聚焦在中心區域，採用具有很強的耐壓特性的玻璃管，條狀玻璃管並排排列，兩端端頭通過連通橫管(42)連通，兩端橫管都有出口，其中一端為進口，連通輸液管(35)，一端為出口，連通高壓氣管(36)，每條太陽能電池板的電源輸出線並聯輸出後到充電控制器(27)輸入端，控制器兩個輸出端一端接蓄電池，另一端連接驅動電機(31)，為電機提供電能，驅動電機和差速器(33 )被固定板(30 )固定在一起，在減震懸架(29)的下端，減震懸架與車身底盤(37)連接固定，差速器(33)驅動電機側的車軸(32)與車輪之間同軸設置有初級減速齒輪(34)，與驅動電機(31)的驅動齒輪嚙合進行初級減速，刮板式ORC熱機用固定板(30)固定在減震懸架(29)的下端，刮板式ORC熱機的介質輸出泵(25)將液態工作介質通過輸液管(35)輸出到連通橫管(42)內，然後進入到管狀太陽能電池板組件(26)內部的所有管道中進行吸熱，條形中太陽能電池板表面設置有電池條透明保護膜(41)，可防止工作介質對太陽能電池條的傷害，液態工作介質吸熱之後變成氣態，吸收管道中的熱量，使得太陽能電池板表面的溫度急劇下降，處於低溫狀態，便於提高太陽能電池板的光電轉換效率，工作介質出於高壓氣態，推動刮板式ORC熱機(20)轉動輸出動能，差速器(33)刮板式ORC熱機側的車軸(32)與車輪之間同軸設置有初級減速齒輪(34)，與刮板式ORC熱機(20)的驅動齒輪嚙合進行初級減速，差速器用於平衡刮板式ORC熱機(20)和驅動電機(31)之間的力矩，協調驅動車輛前行。
2.根據權利要求1所述的一種綜合利用太陽能的助力車動力系統，其特徵在於:管狀太陽能電池板組件(26 )外面設置有透明保護外罩(38 )。
【文檔編號】B60L8/00GK103754122SQ201410046484
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月10日 優先權日:2014年2月10日
【發明者】陳蜀喬 申請人:陳蜀喬