回饋能量的電動汽車的製作方法

2024-03-10 07:33:15

專利名稱：回饋能量的電動汽車的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動汽車，特別是能夠將行走的動能轉變成電能並存儲起來，並 有效用於提供給電動機動力而使之能夠持續行走的電動汽車。
背景技術：
自上個世紀末人們製造的汽車誕生以來，已經有100多年的歷史。在這期間，汽車 一直是世界最主要的交通工具。隨著汽車工業的發展，燃料汽車的能耗、廢氣排放、噪聲和 汙染等問題逐漸凸顯出來，如何找到一種能耗小、汙染低的汽車，來代替現在普遍使用的燃 料汽車，成為汽車業界新的課題。電動汽車是指全部或部分用電能驅動電動機作為動力系統的汽車。電動汽車包含 純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車。電動汽車的特點有無尾氣排放，具 有良好的環境保護效果；噪聲低，僅為傳統汽車噪音的25% ；熱效率高，比傳統燃油汽車高 出近50%以上；排放的廢熱少，可有效減輕城市「熱島效應」;可回收利用的能量多；可以改 善能源結構，解決汽車的能源替代問題；結構簡單，使用維護方便等。目前世界汽車保有量 約為8億輛，並以每年3000萬輛的速度遞增。預計到2010年，全球汽車保有量將達到10億 輛以上。交通能源消耗，已經成為局部環境汙染和全球溫室氣體排放的主要來源之一。電 動汽車的發展可有效解決交通能源消耗和環境汙染問題。但是目前電動汽車存在的最大不足之處是是蓄電池容量小，電能消耗快，需要經 常進行充電，如果在使用過程中它的電池中沒電了，就會極大地影響人們的工作，為了克服 這些問題，很多人對發電回饋的電動車進行了研究，主要在電動車中增加一套自動發電、充 電裝置，經過檢索，我們查到的文獻如下題名兼有電動、發電回饋和電磁製動功能的電動汽車輪轂式電機，作者王 貴明[1]王金懿[2]機構[1]浙江工業大學機電學院[2]華數數位電視交通節目部刊 名上海汽車.2009 (4).-6-10文摘電動汽車驅動電機的理想要求是同時兼有電動、發電 回饋和電磁製動3項功能。為兼顧並提高電機的多功能要求，提出了對變磁阻雙凸極電機 改進的原理和措施。對所設計的兩種輪轂式電機的具體結構以及分別運行於3種功能時的 原理和過程進行了描述。該類電機的推出可大大簡化電動車輛的機械結構，提高其性價比。2、中國專利，申請號=200810062784. 5名稱兼有電動、發電回饋和電磁製動功能的可調速旋轉電機公開(公告)號CN101304206，申請(專利權)人浙江工業大學地址 浙江省杭州市下城區朝暉六區，摘要一種兼有電動、發電回饋和電磁製動功能的可調速旋 轉電機，所述可調速旋轉電機為變磁阻雙凸極電機，所述變磁阻雙凸極電機包括定子和轉 子，定子的凸極上安裝有勵磁繞組，並且同相繞組在其相鄰凸極上的繞向相反，各極上的繞 組以串聯形式連接，同時在實現電磁製動使繞組持續通電時，使定、轉子圓周上的凸極以電 磁相吸而重合的各極弧相加後的總極弧邊距位於60度 200度之間，並且重合的各極弧在 圓周上對稱分布，所述的轉子凸極齒寬大於槽寬。本發明提供一種兼有電動、發電回饋和電 磁製動功能的可調速旋轉電機。
3、中國專利，申請號=03122744. 9名稱一種電動汽車自動充電裝置公開(公告) 號CN1452264申請(專利權)人喬國驗，地址河南省開封市水稻鄉回回寨大隊七隊發明 (設計)人喬國驗，摘要在電動汽車行駛中產生的前方空氣助力進入到與前臉內側連接 的風葉風圈內、使風葉風圈內設置的風葉受到風力後自動轉動、加強風力把風力排到與另 一端連接的風道大的一端內、通過風道壓縮空氣加強風力，把加強後的風力通過小的一端 連接的發電機風圈排到與發電機風圈另一端連接的導流排風道內、通過擴大容積減輕了風 力，把減輕後的風力從導流排風道外側一體設置的排風口和另一端排出，在風力通過發電 機風圈的同時使發電機風圈內設置的兩臺三相交流風力發電機發電通過穩壓整流器，整流 後把發電機發出的高於蓄電池電壓的直流電源，連接在蓄電池電源上，使電動汽車在行駛 中就能夠自動給蓄電池充電。4、中國專利，申請號98110695. 1名稱電動汽車補充電組合裝置公開(公告)號CN1194920申請(專利權)人邵滿柏地址上海市沂南路42弄5號203室發明(設 計)人邵滿柏摘要一種電動汽車補充電組合裝置，該裝置主要包括牽引電機、蓄電池、快 速充電器、風力發電機組、內燃發電機組和太陽能電池，內燃發電機組經變頻器、快速充電 器和主蓄電池連接，風力發電機組經變頻器、快速充電器和主蓄電池連接，快速充電器上設 有和交流電源的整流器連接的接頭，太陽能電池的輔蓄電池與照明等系統連接，以上述裝 置在電動汽車行駛過程中連續的向主蓄電池或輔蓄電池充電，有效克服了現有電動汽車的 缺陷。5、中國專禾I』，申請號01101418.0名稱汽車自動發電裝置公開(公告)號 CN1300678申請(專利權)人張宗鑫；張勇地址重慶市大坪大黃路107號發明(設計) 人張宗鑫；張勇，摘要本發明涉及一種汽車自動發電裝置，屬於汽車製造領域，主要解決 如何將汽車在行駛過程中振動所產生的無用的能量轉換為有用的能量的問題。本裝置由能 量轉換裝置和執行電機構成，它們均固定在車箱的下面，齒條的下端伸出裝置外，固定在輪 軸上。本裝置構思巧妙，結構簡單，易於製造，成本較低，轉換效率高，可安裝在燃油汽車和 電動汽車(包括混合動力汽車)上，進行能量再生回收。6、中國專利，申請號=97216755. 2名稱自發電電動汽車，公開(公告)號 CN2299753申請(專利權)人荊化，地址北京市石景山區永樂東小區30樓201號發明(設 計)人荊化，摘要一種自發電電動汽車，轉輪軸與轉輪葉片連接，轉輪葉片一端與轉輪磁 鐵連接，轉輪軸一端與軸承連接，轉輪軸另一端與皮帶輪連接，皮帶輪與傳動皮帶連接，傳 動皮帶另一端與發電機軸輪連接，發電機用導線與電子調節器一端連接，電子調節器另一 端用導線與電瓶連接，電瓶另一端用導線與電阻開關連接，電阻開關另一端用導線與電動 機連接，定子與定子磁鐵連接。7、中國專利，申請號01211619.x，名稱自充電行駛交流電動汽車公開(公告) 號CN2477462申請(專利權)人趙洪林地址遼寧省海城市析木鎮羊角峪村發明(設計) 人趙洪林，摘要一種自充電行駛的交流電動汽車。包括車體、發電裝置、充電裝置、蓄電 池組、逆變器、升壓變壓器、交流電動機、車輪、系統控制器、車速控制器、靜態循環充電機、 循環充電繼電器，發電裝置包括風力發電機組、摩擦發電機組；本實用新型的好處是為汽 車補充的能源是沒有汙染的風能和機械能，消除了汽車對環境造成的汙染，在汽車行使中 補充能源，延長了汽車行使裡程，結構簡單重量輕，可靠耐用，成本低。
上述公開的文獻是在原有僅依靠蓄電池動力的「消耗型」進行改裝，而變成了「產能型」將行走過程輪軸上產生的動能通過發動機轉變成為了電能，直接驅動車輛行走，或者 將電能儲存到蓄電池，使得電動汽車行走一定距離以後，蓄電池不需要充電也能依靠自充 電裝置而行走。但公開文獻報導的自充電裝置還存在以下的缺點，1、發電機設計不合理，不 能將發出的電通過有效的裝置提供給汽車；2、蓄電池充電電路不能解決蓄電池老化問題； 3、目前的自充電裝置不能保證給電動汽車行走很長的距離。所以，目前能夠實施並投入市 場的不多。

發明內容
本發明的目的是提供一種能夠克服現有技術缺點的回饋能量的電動汽車，該電動汽車安裝了將能行駛過程中的動力同時轉變為發電機運轉和給蓄電池充電的自充電裝置， 一次對蓄電池充電以後可以行走較長的距離。本發明的目的是這樣實現的回饋能量的電動汽車包括車架、車輪、車軸、安裝在車軸上的電動機，給電動機提供動力的蓄電池，其特徵在於在後車軸的飛輪上安裝一套鏈輪或齒輪或者其它傳動裝置， 通過鏈條、傳動杆或齒輪傳遞到永磁交流發電機軸上的鏈輪或齒輪，帶動永磁交流發電機 發電，永磁交流發電機的輸出繞組與檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機控制電路 連接，檢測裝置與電動機控制電路、電動機以及蓄電池連接，蓄電池輸出引線接電動機。以上所述的智能控制器採用PC機控制系統，它以PC機為核心，包括程序存儲器、 數據存儲器和CPU監控器，它可以是雙電源轉換開關智能控制器，該控制器有以下幾種功 能，1、任一路電源停止供電時，其控制開關自動轉換至另一電源輸出向負載供電；2、任一路 電源出現失壓、欠壓、缺相等故障時，其控制開關的自動轉換另一路電源輸出；3、兩路電源 同時供電時，其控制開關轉換至主電源輸出，在電動助力車自充電行走的電源轉換中，當永 磁交流發電機發電對蓄電池充電，同時它也能夠控制蓄電池對電機控制電路輸出供電給電 動機行走。以上所述的檢測裝置是對永磁交流發電機的發電輸出和蓄電池輸出進行檢測，檢測裝置的硬體組成主要由主控制電路、信號採集電路及電源電路等組成，主控電路由智能 控制器的PC機控制，檢測裝置可以在線路停電時，蓄電池輸出直流電，用來驅動電機工作， 以達到檢測線路並使設備正常工作的目的。以上所述的電機控制電路包括橋式整流器、可控矽控制器和可調電阻等構成，永磁交流發電機輸出的交流電經過橋式整流器整流和可控矽控制器，能實現穩壓或穩流功 能，並具有過流保護、軟啟動和脈衝鎖相功能，通過開關切換可實現直接控制(過流保護功 能仍起作用)。本發明回饋能量的電動汽車的工作原理是由於在後車軸上安裝一套鏈輪或齒輪，電動車在行走的過程中，通過鏈條或齒輪將鏈輪或齒輪的動能傳遞到永磁交流發電機 軸上的鏈輪或齒輪，帶動永磁交流發電機發電，由於安裝檢測裝置和智能控制器，並設有電 機控制電路。當助力車速度較慢或爬坡時，蓄電池輸出直流電，驅動電機工作，在電動汽車 已常運行時，永磁發電機工作輸出交流電，經過電機控制電路進行整流、控制，開始直接供 給電動機工作，在平路，慣性行駛時速達20公裡，永磁發電機工作輸出交流電，一方面供給電動機工作，另一方面為蓄電池充電，儲備能量。如果電動汽車較長時間時速達20公裡，永磁交流發電機就能使用慣性自發電，充電，不需經常為電動車充電。
本發明的優點 1、本發明在利用電動車加裝永磁交流發電機和電子轉換器，用電機控制電路控制 電能補充電池能量，充分利用行車時速，一旦遇上電動車加速超車或爬坡時，由交流發電機 級和蓄電池共同為電動車提供動力，釋放電能補充電動車需要的衝擊電能。電動汽車在使 用過程中能不斷充電，可不依靠外來能源行駛，且發電裝置的體積小，構造簡單，安裝方便。2、車架下裝有發電機和電機控制電路，通過電機齒輪轉動調速輪轂的鏈條與調速 器連接，再由調速器的傳動輪轂的皮帶與發電機連接構成自發電，並經過發電機至電機控 制電路輸入蓄電池盒，永磁單相交流發電機能使蓄電池得到快速電能補充，增加行駛裡程， 減少充電次數降低費用，噪音小，給用戶及環境均帶來效益。3、PC機(微電腦)的控制端分別接到檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機 控制電路，依靠PC機的精確控制，使得各部件的工作過程能夠協調進行，比現有的電動汽 車具有全自動控制，由機械能轉變為電能的工作狀態穩定，大大提高了機械能的利用率。在 電動車正常運行時，由電動車組裝的內燃交流發電機組為電動車提供動力，如果時速超20 公裡，自發電機發電量還有富餘的電能向蓄電池充電。當電動機在制動狀態時蓄電池提供 能量°4、本發明採用了電動車專用的「發電控制器」技術，具有行車時正常發電、平路時 恆流發電功能。當行駛中遇到前方紅燈、車輛交匯、人多車多、下坡滑行需要減速時，開車者 可以通過合理操作，進行正常發電或恆流發電，從而實現「節能自發電、邊開邊充電」，使電 源回收能達到35%左右，可延長續行裡程50%，電池使用壽命可延長50 100%。5、電動小汽車或小型車載重貨，由蓄電池用行能源，利用行車慣性快所產生新能 源，可以供給有刷直流電機行車，如果速度低於每小時15公裡時，只能使用蓄電池電源，這 種情況出現在過馬路紅綠燈，上坡，街道人群多種情況。


圖1是本發明機械工作原理及結構示意圖。圖2是本發明智能控制器結構框示意圖。圖3是電機控制電路示意圖。圖4是安裝了本發明自充電行走裝置的電動汽車示意圖。圖5是安裝了本發明自充電行走裝置的電動三輪車示意圖。圖中各零部件名稱1電動機，2後車輪，3飛輪，4鏈條，5永磁交流發電機，6電機 控制電路、7導線、8蓄電池、9智能控制器、10前車輪、IlA後車軸、IlB前車軸、12自行車、13 電動三輪車、15電動汽車；21整流電路，22、可控矽整流器，23、可調電阻。
具體實施例方式如圖1所示，回饋能量的電動汽車包括車架、車輪2、車軸、安裝在車軸上的電動機 1，給電動機1提供動力的蓄電池8，在後車軸IlA的上安裝一套鏈輪或齒輪，通過鏈條4或 齒輪傳遞到永磁交流發電機軸上的鏈輪或齒輪，帶動永磁交流發電機5發電，永磁交流發電機的輸出繞組與PC機(微電腦)、電子轉換器6連接，電子轉換器6有導線7接到蓄電池8，蓄電池8輸出引線接電動機1。如圖1、圖2所示回饋能量的電動汽車包括車架、車輪2、車軸、安裝在車軸上的電動機1，給電動機1提供動力的蓄電池8，在後車軸IlA的飛輪3上安裝一套鏈輪或齒輪，通過鏈條4或齒輪傳遞到IlB前車軸帶動10前車輪，並同時帶動永磁交流發電機5發電，永磁交流發電機5的輸出繞組與智能控制器9 (PC機或微電腦)、電機控制電路6連接，電機控制電路6有導線7接到蓄電池8，蓄電池8輸出引線接電動機1。如圖2所示智能控制器中，永磁交流發電機的輸出繞組與檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機控制電路連接，檢測裝置與電動機控制電路、電動機以及蓄電池連接，蓄電池輸出引線接電動機。智能控制器採用PC機控制系統，它以8031單片機為核心，包括程序存儲器、數據存儲器和CPU監控器，它可以是雙電源轉換開關智能控制器，該控制器有以下幾種功能，1、任一路電源停止供電時，其控制開關自動轉換至另一電源輸出向負載供電；2、任一路電源出現失壓、欠壓、缺相等故障時，其控制開關的自動轉換另一路電源輸出；3、兩路電源同時供電時，其控制開關轉換至主電源輸出，在電動汽車自充電行走的電源轉換中，當永磁交流發電機發電對蓄電池充電，同時它也能夠控制蓄電池對電機控制電路輸出供電給電動機行走。智能控制器中，檢測裝置是對永磁交流發電機的發電輸出和蓄電池輸出進行檢 測，檢測裝置的硬體組成主要由主控制電路、信號採集電路及電源電路等組成，主控電路由智能控制器的PC機控制，檢測裝置可以在線路停電時，蓄電池輸出直流電，用來驅動電機工作，以達到檢測線路並使設備正常工作的目的。如圖4所示電動汽車16包括車架、車輪、車軸、安裝在車軸上的電動機，給電動機提供動力的蓄電池8，在後車軸的飛輪上安裝一套鏈輪或齒輪，通過鏈條或齒輪傳遞到永磁交流發電機軸上的鏈輪或齒輪，帶動永磁交流發電機5發電，永磁交流發電機的輸出繞組與智能控制器(PC機或微電腦)、電機控制電路連接，電機控制電路有導線接到蓄電池8，蓄電池8輸出引線接電動機。如圖5所示電動三輪車13包括車架、車輪、車軸、安裝在車軸上的電動機，給電動機提供動力的蓄電池8，在後車軸的飛輪3上安裝一套鏈輪或齒輪，通過鏈條或齒輪傳遞到永磁交流發電機軸上的鏈輪或齒輪，帶動永磁交流發電機5發電，永磁交流發電機的輸出繞組與智能控制器(PC機或微電腦)、電機控制電路連接，電機控制電路有導線接到蓄電池8，蓄電池8輸出引線接電動機。實施例1本發明人安裝了一臺電動汽車，充電一次，達到48V 20A時。從廣西博白縣的龍潭鎮至潭連鎮，來回共走8次，每次7公裡，共112公裡，蓄電池電還有80%。如果在平地路走，行車慣性，可以行起數百公裡以上。由此可見，本發明將行車慣性運動勢能轉變成電能，當電動汽車時速達到10公裡/時，發電機發出交流150V電壓，時速達15-45公裡/時能保持交流220V 50Hz自動轉入各裝置進行工作，即快一秒鐘，轉入各自動裝置，如，充電、燈光、喇叭、電車電機。直流電壓36V、48V、60V、96V，能快速工作，能實現自發自行，克 服了改善電動汽車車蓄電池行車不到80公裡就無法再行駛的缺點。當電動汽車行車時速達每小時15至50公裡，車交換裝置能穩壓在180V-240V50HZ 正常工作，永磁單相交流發電機在行車15公裡以上各轉換裝置能正常發揮各電子元件作 用，行車時速達15公裡/時後電子轉換器自動斷開蓄電池電源轉入快速自動充電，可以延 長蓄電池實用壽命，時速低於5公裡/時後電子轉換自動轉入電動機使用。降低費用，噪音 小，無廢氣汙染。本發明人提示1、磁單相交流發電機按能量守恆定律是不行，但是本發電機利用行車中慣性運動 勢能，只是時速達到15公裡/時以上就能發出單相交流電，向蓄電池自發充電，提高回收能 量80%以上。2.永磁單相交流發電機發出電由控制器發電功能就開始轉換，從行駛的耗電狀態 轉到邊行駛邊充電狀態，當車速達到15-30公裡/時，利用行車慣性節能自發電，邊開邊充 電，回收能源，這種電動汽車進入城市和農村家庭，將為國家節省大量能源。3.永磁單相交流發電機騎行帶有慣性自發電裝置的電動汽車，不但能邊開邊發電 邊充電，增加每次充電的行駛裡程，而且還能延長蓄電池使用壽命，從而延長電動電動汽車 使用壽命。4.本回饋能量的電動汽車到人多車多或遇到紅燈需要減速時即能使用蓄電池電， 時速15公裡/時，該發電機能自發自充。5.本電動汽車安裝儀錶盤後，可看到雙向電流表，表面能指示行駛電流錶針向右 偏轉。永磁單相交流發電機發出電壓，電流。6.回饋能量的電動汽車適用於城市、鄉鎮、農村，自發行駛15公裡以上自發充電， 智能控制功能，在行駛中使用慣性自發自充，當時速達20-40公裡/時，可以多次循環行駛 可達250公裡以上。7.電動汽車藉助行車時速慣性在時速達15公裡/時，慣性能驅動該電動汽車前 進，同時能發出單相交流電，同時各控制器在慣性能轉變動能，即行駛時速達20公裡/時， 各電子控制器快速轉換，即自動斷開蓄電池電源，由發電機供電行駛。充電補充行車前電池 消耗，就能夠保證電力充足。8.由於裝有發電機，在同一時間內，在時速達15公裡/時以藉助慣性力在電動機驅動車子前進，永磁交流發電機靠慣性帶動電機發電供汽車行駛充電，很多電動汽車行駛 不到200公裡就無電，如不充電就無法行駛。當然隨著技術發展，通過行車慣性利用各種電 子技術能發展節能。9.以前電動車蓄電池的電能不能轉化機械能，根據能量守恆定律，電動車不可能產生比消耗的電能多的能量，在電動車前進只能消耗能量。而本發明人利用電動車行駛時 速，慣性加裝一臺永磁交流發電機，電子轉換器，用超級電容器組釋放電能補充電池能量， 二倍以充分利用行車時速，一旦遇上電動車加速超車或爬坡時，由永磁交流發電機為電動 車提供動力，蓄電池釋放電能補充電動車需要的衝擊電能。
權利要求
一種回饋能量的電動汽車，包括車架、車輪、車軸、安裝在車軸上的電動機，給電動機提供動力的蓄電池，其特徵在於在後車軸的飛輪上安裝一套鏈輪或齒輪或者其它傳動裝置，通過鏈條、傳動杆或或齒輪傳遞到永磁交流發電機軸上的鏈輪或齒輪，帶動永磁交流發電機發電，永磁交流發電機的輸出繞組與檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機控制電路連接，檢測裝置與電動機控制電路、電動機以及蓄電池連接，蓄電池輸出引線接電動機。
2.根據權利要求1所述的回饋能量的電動汽車，其特徵在於所述的智能控制器採用 PC機控制系統，它以PC機為核心，包括程序存儲器、數據存儲器和CPU監控器，智能控制器 中，永磁交流發電機的輸出繞組與檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機控制電路連 接，檢測裝置與電動機控制電路、電動機以及蓄電池連接，蓄電池輸出引線接電動機。
3.根據權利要求1所述的回饋能量的電動汽車，其特徵在於所述的檢測裝置是對永 磁交流發電機的發電輸出和蓄電池輸出進行檢測，檢測裝置的硬體組成主要由主控制電 路、信號採集電路及電源電路組成，主控電路由智能控制器的PC機控制，檢測裝置是在線 路停電時，檢測蓄電池是否輸出直流電，驅動電機工作。
4.根據權利要求1所述的回饋能量的電動汽車，其特徵在於所述的電機控制電路包 括橋式整流器、可控矽控制器和可調電阻，永磁交流發電機輸出的交流電經過橋式整流器 整流和可控矽控制器。
全文摘要
一種回饋能量的電動汽車，包括車架、車輪、車軸、安裝在車軸上的電動機，給電動機提供動力的蓄電池，其特徵在於在後車軸的飛輪上安裝一套鏈輪或齒輪，通過鏈條或齒輪傳遞到永磁交流發電機軸上的鏈輪或齒輪，帶動永磁交流發電機發電，永磁交流發電機的輸出繞組與檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機控制電路連接，檢測裝置與電動機控制電路、電動機以及蓄電池連接，蓄電池輸出引線接電動機。在電動車正常運行時，由電動車組裝的內燃交流發電機組為電動車提供動力，如果時速達20公裡，自發電機發電量還有富餘的電能充電到蓄電池。
文檔編號B60K25/06GK101797896SQ20091011463
公開日2010年8月11日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者朱其龍, 李書達, 李俊 申請人:李俊