柴油發電與光伏發電互補應用在插秧機上的混合動力裝置的製作方法

2023-12-01 06:37:51

專利名稱：柴油發電與光伏發電互補應用在插秧機上的混合動力裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種柴油發電與光伏發電互補應用在插秧機上的混合動力裝 置。屬於新能源農業機械'綠色'技術領域。
背景技術：
江蘇省無錫市的56萬畝水稻種植面積中有百分之九十的栽插面積是靠插秧 機來完成的，現有的插秧機全部加用柴油，單純依靠化石能源供給內燃機產生 動力。2008年5月，在插秧的緊要關頭，無錫市和許多地方同樣發生了柴油供 應臨時中斷，嚴重影響了水稻生產。無錫市農機局在江南晚報上發表文章，首 次公開了農忙季節插秧機缺少柴油的信息，呼籲多渠道調運柴油來保證糧食生 產。發明人繆同春曾擔任過中國農業機械學會能源動力學會理事，而且在水田 裡親身參加過十年拔秧、挑秧、插秧的艱苦體力勞動，參加過六年製造和推廣 插秧機的工作，繆同春讀到這條新聞，立即拍案而起，決心運用新能源向插秧 機提供新的動力，以切實保障糧食生產。本發明人認為太陽能電池的光電轉 換效率越來越高，薄膜太陽電池的重量越來越輕，太陽能光伏發電的成本越來 越低，已經可以和柴油發電機一起向插秧機提供混合動力，在混合動力中所佔 的比例可以逐步增大，從而使插秧機擺脫單純依靠柴油供應的局面，開始進入 使用柴油發電和太陽能光伏發電相結合的階段，最終進入完全使用清潔能源一 由太陽能光伏發電技術提供動力的新時代。

發明內容
本發明的目的在於克服上述不足之處，根據世界石油資源逐日減少，世界 石油價格漲落多變，世界化石能源的開發使用嚴重汙染自然環境並造成氣候變 化的客觀事實，研發利用太陽能光伏發電新技術和柴油發龜數碼新技術一起提 供混合動力來驅動插秧機，減少環境汙染，建設美好的新農村。
本發明的技術解決方案是這樣的
一種柴油發電與光伏發電互補應用在插秧機上的混合動力裝置，採用柴油 發電系統和太陽能光伏發電系統組成供電裝置向插秧機提供混合動力。柴油發 電系統包括柴油發電機7和導電線6，從柴油發電機7輸出的電力通過導電線6 輸入電動機8;太陽能發電系統包括太陽電池l、導電線6、控制器13、逆變 器ll、鋰離子電池9;在陽光照射下，從太陽電池1輸出的直流電通過導電線6
進入控制器13進行調整後，再輸入逆變器11轉換成交流電輸入電動機8，也可 以輸入鋰離子電池9貯存備用。
電動機8運轉時，將電能轉換成機械能， 一部分機械能驅動行走輪旋轉軸
10帶動行走輪16向前方轉動；另一部分機械能驅動插秧裝置各部件的運動插
秧爪14圍繞插秧爪移動軸15作圓周運動，從秧苗箱2內抓取秧苗栽插到水田
裡，插秧爪移動軸15向左或向右移動，均勻供應秧苗給插秧爪14抓取；
電器護罩12保護安放在其內的控制器13和逆變器11的安全；駕駛員坐在
駕駛椅4上操縱方向盤5控制並操縱插秧機的各項運動。支撐竿3支撐太陽電 池1的重量，確保太陽電池1呈斜面安放，接受更多的陽光照射；用新材料銅 銦鎵硒薄膜太陽能柔性電池可以製成面積更大的插秧機頂蓬，保護已安放在秧 苗箱2中的碧綠的秧苗免遭烈日暴曬脫水、影響栽插秧苗的成活率，同時大量接受陽光照射發出更大的電流量；銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的厚度只有1 5微 米，用沉積法生產的塑料襯底的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池可以巻曲和摺疊、重
量十分輕、光電轉換效率可達10 20%，使用壽命長達30 50年，十分適合用 作為插秧機的新能源。
一種柴油發電與光伏發電互補應用在插秧機上的混合動力裝置，將從電動 機8輸出的0. 1%—0. 8%的電流量供給安裝在秧苗箱2的後部的發光二極體17 的照明，使運送、供應秧苗到插秧機上的工作人員能及時發現漏插秧苗的事故， 及時排除故障，提高機械插秧的質量，延長插秧機在陰雨天和夜間的工作時間。


圖l為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
下面本發明將結合附圖中的實施例作進一步描述
本發明涉及一種柴油發電與光伏發電互補應用在插秧機上的混合動力裝 置，屬於新能源農業機械'綠色'技術領域。採用柴油發電機7輸出的電流和 太陽能光伏發電產生的電流輸入電動機8提供混合動力。柴油發電機7運轉時 輸出的電力通過金屬導電線6輸入電動機8;在陽光照射下，太陽能電池l方陣 產生直流電，直流電通過控制器13的調整後進入逆變器11轉換成交流電，交
流電輸入鋰離子電池9儲存備用；插秧機工作時，從鋰離子電池9輸出的電流
和從柴油發電機7輸出的電流一起通過金屬導電線6輸送到電動機8，將電能轉換成機械能，接著通過傳動帶，將機械能輸送到插秧裝置，通過插秧裝置裡各 個部件的運動來完成插秧機在水田中的行走和運送、抓取、栽插水稻秧苗的多 道工序。
柴油發電與光伏發電混合動力插秧機是純柴油插秧機向純太陽能光伏插秧 機的過渡產品。隨著太陽能光伏發電技術的進步，由太陽能光伏發電提供的動 力所佔的比例將越來越大，其發展方向是推廣綠色、節能、環保的太陽能光伏 插秧機。目前主要採用五項先進技術
1. 無汙染的太陽能光伏發電新技術，無錫製造的單晶矽太陽電池的光電轉 換效率己達20%，多晶矽太陽電池的光電轉換效率已達18%，插秧機在農田裡 工作時，活動空間大，適合安裝面積較大的太陽能電池板，以求接受更多的陽 光、發出更大量的電流，向插秧機提供更大的動力，獨立太陽能光伏發電系統 適合安裝在移動性強的插秧機上，與受到'道路交通法'限制的電動自行車互 相比較，電動自行車車座後面的架子上安裝太陽能電池板的面積不能過大，面 積大了會影響電動自行車在道路上行駛時的安全，而在田間工作的插秧機上安 裝面積較大的太陽能電池板，就不存在交通安全問題，何況隨著技術的進步， 矽基太陽電池的光電轉換效率還在不斷提高，因此，人類實現太陽能光伏插秧 機要比實現太陽能光伏電動自行車要容易一些。
2. 近年來，薄膜太陽能電池的技術進步很快， 一種光電轉換效率達到18%、 使用壽命長達30 50年，對環境無汙染的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池已問世(據
與本項專利發明人合作的美國留學生提供的信息，在美國的實驗室裡，銅銦鎵 硒薄膜太陽能電池的光電轉換效率已經超過20%，將來可以達到50%)，其重 量只有矽太陽電池的六分之一，沉積在塑料襯底上的銅銦鎵硒太陽電池可以巻曲，便於展開或收縮，十分適合製作成插秧機的遮陽頂蓬，既能大面積接受陽 光的照射，又能保護放置在插秧機上的秧苗和駕駛員免遭烈日的暴曬，真正做 到化害為利。採用輕巧的薄膜太陽能電池向插秧機提供越來越強大的動力己不 是遙遠的事。
3. 採用數碼技術的柴油發電機進步很快，其結構更加合理，體積更加縮小， 體形更加緊湊，動力更加強大，無錫開普動力有限公司生產的節能減排的數碼 柴油機遠銷歐美、日本和世界各地，十分適合安裝在插秧機上。
4. 鋰離子電池的充放電次數和對工作環境的要求適合安裝在插秧機上。鋰 離子電池中不含有鉛、鎘等有毒金屬，有利於環境保護，是一種綠色電池。特 別是可充放電500次以上的鋰二次電池的工作環境充電0-C到45。C，放電
-10 i:到60 °C，電力可以儲存30天。插秧機在田野上工作，機械散熱條件比 較好，鋰離子電池9在許可的溫度範圍以內工作，不會縮短使用壽命。
5. 安裝在秧苗箱2的後面的發光二極體照明時節電70—80%，能耗相當少， 只需耗用電動機8輸出的電力的0. 1%—0. 8%，就能照亮插秧裝置後半部的插 秧實際效果和剛插入水田的秧苗分布和扦插實況。
由於太陽能電池的種類、形狀和功能不完全相同，對太陽電池1安裝在插 秧機上的部位和方式有不同的要求，舉出實施例如下 實施例一
由於中國的水稻產區位於北半球的中緯度，為了能接受更多的陽光照射太 陽電池1的電池板平面，無錫地區安裝在插秧機上的矽太陽電池1的平面與地
平面之間的夾角以70度為合適的安裝角度，可以較多的接收到靠太陽電池1發 電驅動插秧機工作所需要的更多的陽光照射量，在插秧機休息時，插秧機要朝南方停放，結合由數碼柴油發電機提供的電力一起來滿足插秧機的動力需求。 讓插秧機上的太陽電池1在更長的時間裡接受更大的陽光照射量，太陽電池1 發出並在鋰離子電池9中儲存更大量的電力。 實施例二-
由於在機動插秧機上安裝頂蓬既可以保護秧苗和插秧機操縱人員免除烈日 暴曬，也可以保護插秧機整體，包括柴油機不在烈日照射下的高溫環境裡工作， 真正建成人機和諧、工作舒適的現代化插秧機，可以在插秧機的頂部設置並安 裝面積比插秧機停放時佔地面積大2 3倍的遮陽頂蓬，設計可以摺疊的插秧機 頂蓬在其上面安裝巻簾式薄膜太陽電池頂蓬，其展開的面積也可以大於插秧機
佔地面積的4 8倍，以提供更大量的光伏電力來供應插秧機工作。在頂蓬上安 裝銅銦鎵硒薄膜太陽能電池或價格較低的非晶矽薄膜太陽能電池，無論插秧機 在行走時還是停放時，都可以大量接受太陽光的強烈輻射，太陽電池1發出並 由鋰離子電池9儲存大量的電力結合由數碼柴油發電機提供的電力一起來供應 插秧機的工作需要。2009年5月榮獲江蘇省首屆民間發明創新獎的七十歲的本 專利發明人繆同春和他本人創辦的、作為本專利申請人的'無錫市新區梅村鎮 同春太陽能光伏農業種植園，的全體員工高興的看到，由於人類的努力，己可 以在每一臺插秧機的頂部安裝一座輕巧的、綠色的、能提供可再生能源的採用 先進技術的薄膜太陽能電池組件構成的'可移動發電廠'來和傳統能源柴油發 電一起源源不斷地向插秧機輸送綠色能源。在中國農村和世界農村將會出現成 群的安裝有美麗的頂蓬的插秧機往返穿梭在水田裡留下一幅又一幅栽插整齊的 碧綠秧苗進行光合作用，為人類的生存和發展生產大量的、寶貴的糧食。
權利要求
1、一種柴油發電與光伏發電互補應用在插秧機上的混合動力裝置，其特徵是，採用柴油發電系統和太陽能光伏發電系統組成供電裝置向插秧機提供混合動力；柴油發電系統包括柴油發電機(7)和導電線(6)，從柴油發電機(7)輸出的電力通過導電線(6)輸入電動機(8)；太陽能光伏發電系統包括太陽電池(1)、導電線(6)、控制器(13)、逆變器(11)、鋰離子電池(9)；在陽光照射下，從太陽電池(1)輸出的直流電通過導電線(6)進入控制器(13)進行調整後，再輸入逆變器(11)轉換成交流電輸入電動機(8)，也可以輸入鋰離子電池(9)貯存備用；電動機(8)運轉時，將電能轉換成機械能，一部分機械能驅動行走輪旋轉軸(10)帶動行走輪(16)向前方轉動；另一部分機械能驅動插秧裝置各部件的運動插秧爪(14)圍繞插秧爪移動軸(15)作圓周運動，從秧苗箱(2)內抓取秧苗栽插到水田裡，插秧爪移動軸(15)向左或向右移動，均勻供應秧苗給插秧爪(14)抓取；電器護罩(12)保護安放在其內的控制器(13)和逆變器(11)的安全；駕駛員坐在駕駛椅(4)上操縱方向盤(5)控制並操縱插秧機的各項運動；支撐竿(3)支撐太陽電池(1)的重量，確保太陽電池(1)呈斜面安放，接受更多的陽光照射；用新材料銅銦鎵硒薄膜太陽能柔性電池可以製成面積更大的可以收縮、可以伸展的插秧機頂蓬，保護已安放在秧苗箱(2)中的碧綠的秧苗免遭烈日暴曬脫水、影響栽插秧苗的成活率，同時大量接受陽光照射發出更大的電流量；銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的厚度只有1～5微米、用沉積法生產的塑料襯底的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池可以捲曲和摺疊、重量十分輕、光電轉換效率可達10～20％，使用壽命長達30～50年，十分適合用作為插秧機的新能源。
2. —種柴油發電與光伏發電互補應用在插秧機上的混合動力裝置，其特徵 是，將從電動機(8)輸出0. 1%—0.8%的電流量供給安裝在秧苗箱(2)的後 部的發光二極體(17)的照明，使運送、供應秧苗到插秧機上的工作人員能及 時發現漏插秧苗的事故，及時排除故障，提高機械插秧的質量，延長插秧機在 陰雨天和夜間的工作時間。
全文摘要
本發明涉及一種柴油發電與光伏發電互補應用在插秧機上的混合動力裝置，屬於新能源農業機械「綠色」技術領域。採用柴油發電機輸出的電流和太陽能光伏發電產生的電流輸入電動機提供混合動力。柴油發電機運轉時輸出的電力通過金屬導電線輸入電動機；在陽光照射下，太陽能電池方陣產生直流電，直流電通過控制器的調整後進入逆變器轉換成交流電，交流電輸入鋰離子電池儲存備用；插秧機工作時，從鋰離子電池輸出的電流和從柴油發電機輸出的電流一起通過金屬導電線輸送到電動機，將電能轉換成機械能，接著通過傳動帶，將機械能輸送到插秧裝置，通過插秧裝置裡各個部件的運動來完成插秧機在水田中的行走和運送、抓取、栽插水稻秧苗的多道工序。
文檔編號F21Y101/02GK101558703SQ200910027679
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月18日 優先權日2009年5月18日
發明者繆同春 申請人:無錫市新區梅村鎮同春太陽能光伏農業種植園