[发明专利]一种储能系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种储能系统及其控制方法，储能系统包括储能装置和充电系统；储能装置包括二次电池或/和电力驱动的机械能储存装置；充电系统包括励磁体、电动装置、磁矩轮、发电机和整流装置；电动装置与励磁体固连且和磁矩轮相邻设置，其电源控制端连接外部电源装置；磁矩轮环绕轮圈同N/S极向间隔排布至少4个转磁体，磁矩轮与发电机传动；励磁体与转磁体两者相对的磁极性相同；整流装置分别连接发电机和储能装置；当磁矩轮旋转时，电动装置根据转磁体旋转的相对位置控制励磁体分别位于最小间隙或远离磁矩轮，使磁矩轮通过同磁极相斥作用而驱动发电机旋转发电并通过整流装置对储能装置充电实现储能。

技术领域

本发明涉及储能系统的应用设计领域，具体涉及一种基于永磁体之间同磁极相斥作用而设计的储能系统及其控制方法。

背景技术

储能系统泛指用于储存电能的装置，通常指化学电源以及机械能储存装置；化学电源一般分为一次电池和二次电池，一次电池为一次性使用的电池，包括但不限于锌锰电池、铝空气膜电池；二次电池为可重复多次充放电使用的电池，包括但不限于铅酸电池、锂电池、镍氢电池、镍锌电池以及锌空气二次电池。

储能装置的早期应用是基于对电网的削峰补谷，或配合风能、太阳能装置使用，近年则发展到家庭使用；在具体应用中，无论是变换为交流电还是直流电升压/降压，技术主流是采用AC-DC、DC-AC或DC-DC电路，隐含了高频开关电路，当功率较大时所伴随产生的高频电磁辐射难以忽视。由此在不少领域中，业界希望寻求一种无需担心高频电磁辐射的电能变换装置。一种回归性的思路是采用电动机驱动发电机替代高频开关电路，但是这种常规技术应用的电能转换效率较低，为此业界提出过多种辅助机械能装置的构想，例如在发电机的转轴加飞轮。

本发明储能系统的设计思想，可以在中国古代普遍使用的水车获得启示，水车的工作原理并非在轴心设置旋转动力机，而是沿水车轮页外侧的切线方向在合适的时间给予一杯水(一份势能)，该杯水的下落势能转变成水车环绕轴心旋转的动力，该份能量尽管是”量子化”的，但通过水车的惯性消化可形成趋于均化的持续运转。这一古代水车做功的启发模型可以平移到充电系统领域设计，本储能系统的充电系统正是基于一种在磁矩轮的轮沿运用永磁体同磁极相斥作用使其做功的原理，发挥永磁体中隐藏的能量，并利用磁矩轮的旋转惯性持续获得转矩增量驱动发电机旋转发电，并通过整流装置对储能装置充电实现电能储存。

发明内容

本发明的目的，在于克服现有常规储能装置的充电系统局限于变压整流或高频开关电路的设计缺陷，提供一种运用周期性磁斥作用增加磁矩轮转矩、通过磁矩轮驱动发电机发电再整流的充电系统技术方案，从而达到避免高频电磁辐射、方便调整输出电压的储能系统的设计目的，结构简单，工艺容易实现。

为实现上述的目标，本发明提供了一种储能系统，该储能系统包括储能装置和充电系统；所述的储能装置包括二次电池或/和电力驱动的机械能储存装置；所述充电系统包括励磁体、电动装置、磁矩轮、发电机和整流装置；磁矩轮环绕轮圈同N/S极向间隔排布至少4个转磁体，且磁矩轮的转轴与发电机的转轴同轴心固连或通过变速装置传动；电动装置与励磁体机械固连；励磁体面向磁矩轮的磁极性与转磁体面向磁矩轮外缘的磁极性相同；发电机为旋转式；整流装置的电源输入端连接发电机的电源输出端，其电源输出端连接储能装置的电源端；

所述电动装置包括位置传感器和控制模块，其电源控制端与外部电源装置连接；位置传感器安装在靠近磁矩轮的固定部位，其信号输出端连接控制模块的工作逻辑信号输入端；电动装置和磁矩轮相邻设置；

当磁矩轮旋转时，由所述位置传感器获取转磁体时序旋转的相对位置信号，控制模块根据该位置信号以及设定逻辑控制电动装置位移，使励磁体分别位于与磁矩轮的最小间隙或远离磁矩轮，通过励磁体和转磁体的周期性同磁极相斥作用使磁矩轮驱动发电机旋转发电，从而通过整流装置对储能装置充电实现电能储存。