本發明專利技術公開車載太陽能光伏光熱一體化能量管理裝置，以PVT模塊為主體，配合由相變材料作為主要成分的儲能模塊，通過管路包圍電池包的形式，通過利用相變材料高溫時進行吸熱、低溫時進行放熱，保證電池包的溫度被均勻地加熱或降溫，通過適宜的能量蓄/放，實現電池的溫度控制，并結合控制系統中的顯示監控系統，即形成車載太陽能光伏光熱一體化能量管理教學儀器系統。器系統。器系統。
【技術實現步驟摘要】
車載太陽能光伏光熱一體化能量管理裝置
[0001]本專利技術涉及太陽能綜合利用、電池能源管理的教學儀器領域，具體為車載太陽能光伏光熱一體化能量管理裝置，特別涉及電池溫控車載光伏光熱一體化(PVT)供能及儲能裝置。
技術介紹
[0002]隨著科技的發展，電動汽車越來越成為社會關注的焦點，因為電動汽車行駛時以電為動力，不需要搭載傳統發動機，環保性能較強。但是，環境溫度導致汽車電池在工作時無法達到理想溫度，而電動汽車性能易受電池溫度影響，導致續航能力在使用過程中逐步降低，且工作溫度過高會造成爆炸隱患。一種新能源汽車發電裝置(CN 113415168 B)，該系統主要對新能源汽車發電裝置進行了設計，在車頂位置放置收納箱，收納箱內設置多個太陽能發電模塊，當需要發電時，將其從收納箱拉出，進行發電；不需要充電時，卷入收納箱內，該系統用途單一，使用情況受限，僅對汽車進行充電，且體積較大，不利于操作。一種用于新能源汽車的太陽能發電板固定裝置(CN 115173791 A)，該系統主要對太陽能電池板抽取裝置進行設計，電池板置于車頂收納箱中，收納箱內側設有驅動電機，外側連接齒輪，通過轉動軸及調節機構將太陽能電池板進行收納以及取出，但該系統的使用范圍小，整體操作結構復雜。一種車載光伏PVT溫度控制裝置及運行方法(CN 114312334 A、CN 216833237 U和CN216833115U)該系統針對于新能源汽車輛在冬夏季啟動車輛時電池溫度令人感到不適或無法啟動時，利用車載光伏PVT溫度控制裝置進行溫度調節達到恒溫，在傳統能源汽車的基礎上增加了恒溫系統以及對于可再生能源再利用以此減少原有電池的用電量，但該系統的僅對電池組減少用量，不具有儲能以及多余能量的高效利用，降低能耗的針對性小，對于車載的使用，組件繁多且工作流程復雜。一種適用于電動汽車的雙熱源熱泵系統及其運行方法(CN113103841B)，該系統采取雙熱源熱泵系統，利用PVT熱泵技術將熱泵蒸發器與光伏合二為一，可充分吸收光伏余熱，有效降低光伏組件溫度，提升發電效率，同時將光伏余熱利用作為現有電動汽車空氣源熱泵熱源的補充，提升熱泵性能，降低熱泵電耗，提升電動汽車續航能力，但該模塊繁多，結構復雜，功能僅針對電池的續航能力有所改善。一種新能源汽車用車載展開式太陽能發電裝置(CN 113352902 A)該系統主要針對于車載展開式太陽能發電裝置在車頂上設置箱體，箱體兩側均設置側門，底面上鉸接支撐桿，當不使用時，所述支撐桿折疊在箱體內，箱體內對稱設置兩個多級電動伸縮缸，伸縮桿伸出時，支撐桿位于伸縮桿下方對其進行支撐，前端均設置鉸接座，每相鄰兩個鉸接座之間設置一對太陽能板，使用時太陽能板展開成為水平狀，不使用太陽能板折疊收納在箱體內。解決電動汽車隨處皆可充電的續航問題，但該系統僅單方面考慮太陽能供電的特性，忽視了電池本身產生的能量。一種新能源汽車電量回收用自動發電充電傳動設備(CN 114889439 A)，該系統針對于汽車使用中電量回收用進行設計，在傳動軸的一端安裝有車輪，在變速箱的變速輸出軸安裝有發電機，發電機上安裝有集風蓄電結構，傳動軸的旋轉會帶動發電機進行旋轉，發電機產生電量，并通逆變器將電量重新輸送到蓄電池中，實現電量的回收，減少電量的消
耗，但該系統整體運行復雜且裝備帶有發電機體積較大不易安裝操作，且僅考慮到電量釋放的問題，并沒有考慮電池的散熱而可能發生的安全隱患。在解晨寧解析新能源汽車動力電池的維護與保養策略中提到電動新能源汽車需要依靠電來啟動車輛，因此需要充電以延長電池的使用壽命，并盡可能避免因充電時間過長而對電池造成傷害，現階段，我國大部分新能源汽車的充電時間一般在10小時左右。但是頻繁、不合理的充電往往會對動力電池造成無法彌補的損害。所以電池的溫度控制及收集儲存熱量，實現能源的多重利用尤為重要。
[0003]目前現有的技術局限于PVT汽車熱管理裝置，且無法從根本解決電動汽車內電池的溫控問題；原有技術結構復雜，使用不便，占用空間較大，對車輛負載較重，不易拆卸；原有PVT汽車熱管理裝置不能有效利用已儲存熱量和電池本身所產生的能量，使得損耗較大，產生的大量熱量不能被有效回收利用，對適用范圍有一定局限且存在安全隱患，影響整體效果；原有PVT汽車熱管理裝置所涉及零部件較多，成本較高，性價比低；原有PVT汽車熱管理裝置傳熱介質較少，效率低，不利于長時間運行，性能差，導致裝置運行不穩定；目前的PVT汽車熱管理裝置，使用面較為狹窄；針對汽車電池熱管理教學儀器，尚未對PVT汽車熱管理進行使用及公開。
技術實現思路
[0004]為了解決電動汽車冬、夏季電池溫度不符合理想溫度導致車輛性能差、易發生電池自燃自爆、及能源無法充分利用的問題，本專利技術提供車載太陽能光伏光熱一體化能量管理裝置，適用于能源及相關領域中，實現對電池的溫度控制及熱量收集儲存，實現能源的多重利用，以滿足各種需求，如電動汽車電池溫控、座椅加熱、房車內電熱系統的運行、車內用電設備的使用等；有效應用于多種不同類別車型，適用于車輛的不同位置(車頂、前機蓋、后機蓋、尾翼、兩側車身、車輛后玻璃等)。在汽車電池熱管理教學中直觀展示PVT熱管理方法，并指導學生進行相應系統安裝及調試。
[0005]本專利技術系統包括PVT模塊、由常用相變材料作為主要成分的儲能模塊、控制系統、工質循環系統以及應用端。本專利技術通過車載太陽能光伏光熱一體化能量管理裝置，在收集和釋放熱量的過程中有效地加熱或冷卻電池，保護且提升汽車性能，儲能模塊采用相變材料進行能量的存儲，通過適宜的能量蓄/放對電池進行溫度控制。
[0006]夏季汽車電池溫度高于理想溫度，相變材料將其溫度始終控制在電池理想溫度，并將其收集熱量直接提供給有熱需求的應用端，電能在蓄電池中儲蓄，并進行利用，提供給其他使用側。同時，蓄電池中所儲電能也可為控制系統、泵及其他用電設備提供足夠的能量，本專利技術支持熱能、電能利用工質循環系統進行向應用端的傳遞，實現能源利用多重化，減少能源浪費。
[0007]冬季汽車電池溫度低于理想溫度，相變材料將所儲存熱量使其溫度升至理想溫度，保持汽車正常運行，實現能源利用效率最大化。本專利技術注重模塊化及教學的靈活性，通過控制系統的運行實現不同模塊不同效果的目的，實施模塊化運行，使操作者更為靈活的控制并滿足不同用戶需求。本專利技術具有較高的性價比、靈活性及可操作性，工作流程簡單，整體設備輕便，占用空間較小；結構簡單，安裝方式簡單，可根據自身情況自主安裝；可根據教學需要自主調節；工作性能穩定，可連續運轉；可以滿足用戶的不同需求，設備的應用市場前景廣闊，可不僅應用于教學儀器領域，還可在真實汽車上進行電池熱管理調控。
[0008]為了實現上述目標，本專利技術采用如下的技術方案：車載太陽能光伏光熱一體化能量管理裝置，以PVT模塊(1)為主體，利用由泵(4)和管路組成的工質循環系統將PVT模塊(1)收集的熱量傳遞至相變材料儲能模塊(2)儲存，通過電池吸放熱應用結構的能量蓄/放對電池進行溫度控制，進一步將收集的多余能量提供給其他使用側，熱能與電能之間可進行轉化利用，收集起來的多余能量轉換本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.車載太陽能光伏光熱一體化能量管理裝置，其特征在于，以PVT模塊(1)為主體，利用由泵(4)和管路組成的工質循環系統將PVT模塊(1)收集的熱量傳遞至相變材料儲能模塊(2)儲存，通過電池吸放熱應用結構的能量蓄/放對電池進行溫度控制，進一步將收集的多余能量提供給其他使用側，熱能儲存在相變材料儲能模塊(2)中，熱能與電能之間進行轉化利用,電能儲存在蓄電池(5)中，再將儲存電能提供給泵(4)、控制系統(3)以及其他應用端(6)；所述相變材料儲能模塊(2)利用工質循環系統向應用端(6)釋放熱量；所述PVT模塊(1)包括自上而下設置的玻璃蓋板(7)、空氣層(8)、集熱板(9)、管路(10)、保溫層(11)，通過玻璃蓋板(7)入射的太陽光把光能轉化成熱能，工質流經管路(10)進行集熱，并將收集的熱能傳遞至下一模塊，通過保溫層(11)進行保溫；控制方法如下：所述相變材料儲能模塊(2)由相變材料(16)與管路A(15)組成，管路A(15)在相變材料(16)內部鋪設，相變材料(16)包裹全部管路A(15)，不斷吸收管路A(15)熱量，直至儲存足夠多的熱量，與PVT模塊(1)聯合作用，為電池的溫度控制需要或其他應用端需求提供熱能或電能，高效利用能量；夏季當電池溫度大于40℃時，控制系統(3)發出信號，相變材料儲能模塊(2)及電池吸放熱應用結構開始工作，同時也控制泵(4)，利用工質在管路(10)中的流動，通過相變材料進行吸熱，使電池降至合適溫度；冬季當電池溫度小于10℃時，控制系統(3)發出信號，控制PVT模塊(1)開始集熱，相變材料儲能模塊(2)及電池吸放熱應用結構開始...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐鑫，張鏈，李濤，李冰倩，張馨竹，董亦彤，靳立民，
申請(專利權)人：天津中德應用技術大學，
類型：發明
國別省市：
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