一種綜合利用太陽能的助力車動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種綜合利用太陽能的助力車動力系統(tǒng)，屬動力載運(yùn)工具【技術(shù)領(lǐng)域】。該車動力系統(tǒng)由管狀太陽能電池板組件、驅(qū)動電機(jī)和刮板式ORC熱機(jī)構(gòu)成，管狀太陽能電池板組件由條狀玻璃管并排排列構(gòu)成，有聚焦功能，管內(nèi)條狀太陽能電池板為電機(jī)提供電能；刮板式ORC熱機(jī)利用液態(tài)工作介質(zhì)到管內(nèi)進(jìn)行吸熱之后變成高壓氣態(tài)，推動刮板式ORC熱機(jī)轉(zhuǎn)動輸出動能，同時使得太陽能電池板表面處于低溫狀態(tài)，差速器用于平衡刮板式ORC熱機(jī)和驅(qū)動電機(jī)之間的力矩，協(xié)調(diào)驅(qū)動車輛前行。本發(fā)明一方面利用太陽能發(fā)出來的電為驅(qū)動電機(jī)提供電能，另一方面利用刮板式ORC熱機(jī)來吸收太陽能光電轉(zhuǎn)換之后剩余的熱能，極大提高了太陽能轉(zhuǎn)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(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種綜合利用太陽能的助力車動力系統(tǒng)，屬于載運(yùn)工具【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[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于太陽能轉(zhuǎn)化成電能的效率比較低，至少目前階段還沒有大規(guī)模的研究應(yīng)用開始出現(xiàn)，可能未來隨著材料技術(shù)和加工工藝等方面技術(shù)突飛猛進(jìn)會出現(xiàn)，但是從汽車造型上看，能利用太陽能的面積和汽車運(yùn)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(guī)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(zhuǎn)換效率低于20%，還有80%的光能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換效率，因?yàn)楣怆娹D(zhuǎn)換效率處于25°C為最佳狀態(tài)，過高的溫度會大大減低光電轉(zhuǎn)換效率，目前的解決辦法是進(jìn)行散熱，如何把剩余的80%光能也加以利用，而有效利用低溫?zé)嵩?，需要一種專有的能源回收熱機(jī)，綜合利用這是一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種綜合綜合利用太陽能的助力車動力系統(tǒng)。
[0004]一種綜合利用太陽能的助力車動力系統(tǒng)，其特征在于:該車動力系統(tǒng)由管狀太陽能電池板組件26、驅(qū)動電機(jī)31和刮板式ORC熱機(jī)20構(gòu)成，管狀太陽能電池板組件26的每一個根透明玻璃管子內(nèi)部設(shè)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(qū)域，采用具有很強(qiáng)的耐壓特性的玻璃管，條狀玻璃管并排排列，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(jìn)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并聯(lián)輸出后到充電控制器27輸入端，控制器兩個輸出端一端接蓄電池，另一端連接驅(qū)動電機(jī)31，為電機(jī)提供電能，驅(qū)動電機(jī)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(qū)動電機(jī)側(cè)的車軸32與車輪之間同軸設(shè)置有初級減速齒輪34，與驅(qū)動電機(jī)31的驅(qū)動齒輪嚙合進(jìn)行初級減速，刮板式ORC熱機(jī)用固定板30固定在減震懸架29的下端，刮板式ORC熱機(jī)的介質(zhì)輸出泵25將液態(tài)工作介質(zhì)通過輸液管35輸出到連通橫管42內(nèi)，然后進(jìn)入到管狀太陽能電池板組件26內(nèi)部的所有管道中進(jìn)行吸熱，條形中太陽能電池板表面設(shè)置有電池條透明保護(hù)膜41，可防止工作介質(zhì)對太陽能電池條的傷害，液態(tài)工作介質(zhì)吸熱之后變成氣態(tài)，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，處于低溫狀態(tài)，便于提高太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率，工作介質(zhì)出于高壓氣態(tài)，推動刮板式ORC熱機(jī)20轉(zhuǎn)動輸出動能，差速器33刮板式ORC熱機(jī)側(cè)的車軸32與車輪之間同軸設(shè)置有初級減速齒輪34，與刮板式ORC熱機(jī)20的驅(qū)動齒輪嚙合進(jìn)行初級減速，差速器用于平衡刮板式ORC熱機(jī)20和驅(qū)動電機(jī)31之間的力矩，協(xié)調(diào)驅(qū)動車輛前行。
[0005]管狀太陽能電池板組件26外面設(shè)置有透明保護(hù)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(zhuǎn)換成電力，為蓄電池進(jìn)行充電，并把電能直接輸送給驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)再把動能通過減速齒輪傳遞到輪胎，另一方面陽光產(chǎn)生的電能低于20%，這里，陽光通過玻璃管聚集上壁39之后被聚焦，這樣就可以把太陽能電池板條做得更窄，在提高光電轉(zhuǎn)換效率的同時降低了成本；另一方面，剩余的80%多的太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，使得管狀太陽能電池板組件26管子內(nèi)部的溫度很高，采用刮板式ORC熱機(jī)20來回收熱能，具體的回收過程是介質(zhì)輸出泵25將液態(tài)工作介質(zhì)通過輸液管35輸出到連通橫管42內(nèi)，然后進(jìn)入到管狀太陽能電池板組件26內(nèi)部的所有管道中進(jìn)行吸熱，條形中太陽能電池板表面設(shè)置有電池條透明保護(hù)膜41，用于防止工作介質(zhì)對太陽能電池條的傷害，液態(tài)工作介質(zhì)吸熱之后變成氣態(tài)，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，處于低溫狀態(tài)，便于提高太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率，工作介質(zhì)出于高壓氣態(tài)，推動刮板式ORC熱機(jī)20轉(zhuǎn)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(shè)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(jī)結(jié)構(gòu):該刮板轉(zhuǎn)子式ORC熱機(jī)，包括真空絕熱外殼1、進(jìn)氣口 2、轉(zhuǎn)子進(jìn)氣通道
5、刮板出氣通道6、定子缸體7、轉(zhuǎn)子8、進(jìn)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(jī)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(zhì)輸出泵25 ;定子缸體7和轉(zhuǎn)子8之間的軸偏心設(shè)置，定子缸體7的圓周分為、、三部分，U+彥區(qū)域?yàn)楸貐^(qū),保溫區(qū)外部對應(yīng)裝有真空絕熱外殼I,f?區(qū)域?yàn)樯釁^(qū),散熱區(qū)外部對應(yīng)裝有散熱片13，散熱片13上裝有冷卻密封板22、其間隙構(gòu)成定冷凝腔12，各個獨(dú)立的腔體通過冷凝管彎頭19相互連通，最外側(cè)腔體與冷液輸出管11連通，定子缸體7內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子8，轉(zhuǎn)子8上沿軸線方向三均分轉(zhuǎn)子位置開槽構(gòu)成刮板滑槽10，刮板滑槽10內(nèi)安裝刮板17，刮板17上設(shè)有刮板出氣通道6，刮板出氣通道6具有圓弧形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子8上設(shè)置有U形轉(zhuǎn)子進(jìn)氣通道5，轉(zhuǎn)子8軸為進(jìn)氣軸管9，進(jìn)氣軸管9上設(shè)有進(jìn)氣口 2，轉(zhuǎn)子8的缸體外壁上位于ff=O0位置上設(shè)有ORC熱機(jī)冷凝出口管15，ORC熱機(jī)冷凝出口管15后接熱液輸出管16，熱液輸出管16通過冷凝管彎頭19與冷凝腔12最外側(cè)腔體連通，轉(zhuǎn)子8的動力通過動力輸出端23輸出，冷液輸出管11、介質(zhì)輸出泵25、波紋吸熱管24、進(jìn)氣軸管9串接密封連通。
[0008]所述進(jìn)氣軸管9與定子缸體7尾端通過固定螺絲20連接固定；進(jìn)氣軸管9上的進(jìn)氣口 2的開口角度決定進(jìn)汽行程角度，其開口角度等于進(jìn)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(shè)置真空絕熱層支架4，真空絕熱外殼I覆蓋α+ #保溫區(qū)，ff + #的取值范圍是110°~120°，轉(zhuǎn)子8采用空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置轉(zhuǎn)子空腔3。散熱片13靠近動力輸出端23的一側(cè)安裝散熱風(fēng)扇14，散熱風(fēng)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(jī)采用中間介質(zhì)，從低品位熱源提取熱量而后發(fā)電，構(gòu)成換熱、發(fā)電兩個回路，叫做雙循環(huán)(ORC)發(fā)電技術(shù)，也稱為朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)。其工作過程是:如圖5所示，液態(tài)工作介質(zhì)(例如采用含氟R22等制冷劑，或無氟新型冷媒如R410A制冷劑、R410A新冷媒等)經(jīng)過一個介質(zhì)輸出泵25輸送到換熱單元(Evaporator蒸發(fā)器),被回收的余熱在換熱單元(Evaporator蒸發(fā)器)內(nèi)，與中間介質(zhì)換熱，中間介質(zhì)吸熱后轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w在膨脹機(jī)內(nèi)膨脹，驅(qū)動刮板轉(zhuǎn)子式ORC熱機(jī)轉(zhuǎn)動，輸出功率做功，實(shí)現(xiàn)動力輸出(Power out)；膨脹后中間介質(zhì)為氣態(tài)，進(jìn)入放熱單元(Condenser冷凝器)，即冷凝腔12通過冷卻密封板22進(jìn)行風(fēng)冷，變?yōu)橐簯B(tài)，再由介質(zhì)輸出泵25把液態(tài)中間介質(zhì)泵入換熱單元，這里的換熱單元也稱蒸發(fā)器Evaporator，對應(yīng)本發(fā)明就是波紋吸熱管24 (如圖6所示)，這樣就完成一個循環(huán)。 [0011]由于進(jìn)氣軸管9上的進(jìn)氣口 2的開口角度決定進(jìn)汽行程角度，其開口角度等于進(jìn)汽行程角度，高壓蒸汽進(jìn)入進(jìn)氣軸管9內(nèi)通過進(jìn)氣軸管9上的進(jìn)氣口 2進(jìn)入到刮板滑槽10內(nèi)，又進(jìn)入到轉(zhuǎn)子進(jìn)氣通道5內(nèi)，通過刮板出氣通道6進(jìn)入到刮板17及轉(zhuǎn)子和定子之間的腔體內(nèi)，高壓蒸汽推動刮板運(yùn)動，帶動轉(zhuǎn)子8轉(zhuǎn)動，刮板17在運(yùn)動過程中，轉(zhuǎn)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(yùn)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(yùn)動形式:沿圓周運(yùn)動切線方向運(yùn)動；向上運(yùn)動。當(dāng)刮板17向上運(yùn)動時,刮板出氣通道6出口與轉(zhuǎn)子進(jìn)氣通道5相互交錯，進(jìn)氣通道封閉，這樣進(jìn)氣行程結(jié)束，β區(qū)域?yàn)檫M(jìn)氣行程。在此過程中，由于傷+ #區(qū)域?yàn)楸貐^(qū)，其外部對應(yīng)設(shè)置真空絕熱外殼1，蒸汽繼續(xù)膨脹為絕熱膨脹，這種行程稱為絕熱做功行程，#區(qū)域?yàn)榻^熱做功行程，絕熱做功行程蒸汽結(jié)束后，進(jìn)入到 區(qū)域?yàn)槔鋮s排氣區(qū)域，由于在該區(qū)域設(shè)有散熱片13使得蒸汽迅速冷卻，產(chǎn)生負(fù)壓，拉動刮板17正向轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)負(fù)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(jī)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(jié)束，整個工作周期分為三個行程:進(jìn)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(tǒng)在絕熱過程中始終不與外界交換熱量。采用絕熱材料包圍的系統(tǒng)；且對于每一行程進(jìn)行得較快，系統(tǒng)來不及和外界交換熱量的過程，可認(rèn)為近似滿足絕熱要求，利用絕熱膨脹做功，壓強(qiáng)和溫度下降的較快，為排球行程做好準(zhǔn)備。
節(jié)能循環(huán)利用:從冷凝出口管15出來的大部分是處于接近沸點(diǎn)的液體，該汽液混合體進(jìn)入到熱液輸出管16后，冷卻后直接被輸入到蒸汽鍋爐中的波紋吸熱管24內(nèi)進(jìn)行重新加熱，變?yōu)檎羝笞龉Γ瑢?shí)現(xiàn)工作循環(huán)，在做功的過程中，介質(zhì)液體不流失。
[0012]冷卻回能:散熱片13上設(shè)有冷卻密封板22，其間隙構(gòu)成冷凝腔12，各個獨(dú)立的腔體通過冷凝管彎頭19相互連通，最外側(cè)腔體與冷液輸出管11連通，ORC熱機(jī)冷凝出口管15的介質(zhì)液體通過熱液輸出管16，進(jìn)入到冷凝腔12內(nèi)，通過風(fēng)冷進(jìn)行冷卻，變?yōu)榈蜏匾后w，通過冷液輸出管11進(jìn)入介質(zhì)輸出泵25后輸送到波紋吸熱管24后吸收熱源熱量進(jìn)入蒸汽進(jìn)氣軸管9。
[0013]風(fēng)扇冷卻:散熱片13靠近動力輸出端23的一側(cè)裝有散熱風(fēng)扇14,散熱風(fēng)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(qū)動散熱風(fēng)扇14強(qiáng)制冷卻，冷卻的效果越好，負(fù)壓越大，做功熱效率越高。
[0014]本發(fā)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(fā)出來的電為驅(qū)動電機(jī)提供電能，另一方面利用刮板式ORC熱機(jī)來吸收太陽能光電轉(zhuǎn)換之后剩余的熱能，這樣就極大提高了太陽能轉(zhuǎn)換成動能對效率。該發(fā)明可為輕型太陽能車的提供有效的動力，具有良好的節(jié)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(fā)明中刮板式ORC熱機(jī)主視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中刮板式ORC熱機(jī)的主視外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明中刮板式ORC熱機(jī)的側(cè)視外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(biāo)號為:1-真空絕熱外殼，2-進(jìn)氣口，3-轉(zhuǎn)子空腔，4-真空絕熱層支架，5-轉(zhuǎn)子進(jìn)氣通道，6-刮板出氣通道，7-定子缸體，8-轉(zhuǎn)子，9-進(jìn)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(fēng)扇，15-0RC熱機(jī)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(jī)，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(zhì)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(qū)動電機(jī)，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(hù)外罩，39-玻璃管聚集上壁，40-電池條，41-電池條透明保護(hù)膜，42-連通橫管。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]實(shí)施例1:該車動力系統(tǒng)由管狀太陽能電池板組件26、驅(qū)動電機(jī)31和刮板式ORC熱機(jī)20構(gòu)成，管狀太陽能電池板組件26的每一個根透明玻璃管子內(nèi)部設(shè)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(qū)域，且玻璃管具有很強(qiáng)的耐壓特性，條狀玻璃管并排排列，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(jìn)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并聯(lián)輸出后到充電控制器27輸入端，控制器兩個輸出端一端接蓄電池，另一端連接驅(qū)動電機(jī)31，驅(qū)動電機(jī)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(qū)動電機(jī)側(cè)的車軸32與車輪之間同軸設(shè)置有初級減速齒輪34，與驅(qū)動電機(jī)31的驅(qū)動齒輪嚙合進(jìn)行初級減速，差速器33刮板式ORC熱機(jī)側(cè)的車軸32與車輪之間同軸設(shè)置有初級減速齒輪34，與刮板式ORC熱機(jī)20的驅(qū)動齒輪嚙合進(jìn)行初級減速，差速器用于平衡刮板式ORC熱機(jī)20和驅(qū)動電機(jī)31之間的力矩，協(xié)調(diào)驅(qū)動車輛前行。
[0019]管狀太陽能電池板組件26外面設(shè)置有透明保護(hù)外罩38。
[0020]管狀太陽能電池板組件26可采用鋼化玻璃，具有較高的耐壓性。
[0021]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種綜合利用太陽能的助力車動力系統(tǒng)，其特征在于:該車動力系統(tǒng)由管狀太陽能電池板組件(26 )、驅(qū)動電機(jī)(31)和刮板式ORC熱機(jī)(20 )構(gòu)成，管狀太陽能電池板組件(26 )的每一個根透明玻璃管子內(nèi)部設(shè)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(qū)域，采用具有很強(qiáng)的耐壓特性的玻璃管，條狀玻璃管并排排列，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(jìn)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并聯(lián)輸出后到充電控制器(27)輸入端，控制器兩個輸出端一端接蓄電池，另一端連接驅(qū)動電機(jī)(31)，為電機(jī)提供電能，驅(qū)動電機(jī)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(qū)動電機(jī)側(cè)的車軸(32)與車輪之間同軸設(shè)置有初級減速齒輪(34)，與驅(qū)動電機(jī)(31)的驅(qū)動齒輪嚙合進(jìn)行初級減速，刮板式ORC熱機(jī)用固定板(30)固定在減震懸架(29)的下端，刮板式ORC熱機(jī)的介質(zhì)輸出泵(25)將液態(tài)工作介質(zhì)通過輸液管(35)輸出到連通橫管(42)內(nèi)，然后進(jìn)入到管狀太陽能電池板組件(26)內(nèi)部的所有管道中進(jìn)行吸熱，條形中太陽能電池板表面設(shè)置有電池條透明保護(hù)膜(41)，可防止工作介質(zhì)對太陽能電池條的傷害，液態(tài)工作介質(zhì)吸熱之后變成氣態(tài)，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，處于低溫狀態(tài)，便于提高太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率，工作介質(zhì)出于高壓氣態(tài)，推動刮板式ORC熱機(jī)(20)轉(zhuǎn)動輸出動能，差速器(33)刮板式ORC熱機(jī)側(cè)的車軸(32)與車輪之間同軸設(shè)置有初級減速齒輪(34)，與刮板式ORC熱機(jī)(20)的驅(qū)動齒輪嚙合進(jìn)行初級減速，差速器用于平衡刮板式ORC熱機(jī)(20)和驅(qū)動電機(jī)(31)之間的力矩，協(xié)調(diào)驅(qū)動車輛前行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜合利用太陽能的助力車動力系統(tǒng)，其特征在于:管狀太陽能電池板組件(26 )外面設(shè)置有透明保護(hù)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(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】陳蜀喬 申請人:陳蜀喬