一種提高電動汽車動能發電效率的方法和裝置與流程
2023-06-03 04:45:51
本發明涉及汽車動能發電系統，尤其涉及一種利用汽車動能進行發電的持續發電的方法和結構。
背景技術：
在利用汽車動能進行發電的方法和系統中，目前已知的有兩種，一種是剎車制動時的動能回收，但是其產生的電能效率很低；還有一種就是利用汽車行駛時所具有的動能，即在路面平緩或顛簸環境下，因路面起伏形成的汽車振動的垂直的分速度所產生的動能進行回收和發電。對第二種，之前本發明人提出了利用頻率共振進行汽車發電的方法，公開的技術方案見專利號為201210114580、201310132727的發明專利申請文件，是將因路面起伏形成的汽車振動的垂直的分速度所產生的動能，通過頻率共振的方法，不僅將車身振動的動能轉移到動能發電裝置，實現車身的減振效果(取消減振器及板簧)，而且能夠使動能發電裝置吸收車身振動的動能發生共振並進行發電，轉化為可以利用的電能，從而減少燃油消耗及尾氣排放，使汽車的能源消耗得到巨大的改善。在汽車動能發電系統中，都需要將汽車動能通過發電裝置將動能轉換為電能。在發電機發電過程中，隨著發電機轉動的速度加快，其轉動的阻力矩通過增速器逆向放大後，就會影響到動能發電裝置中發電機的發電效率，尤其對利用頻率共振進行汽車發電的方法和系統，在通過頻率共振進行動能發電時，由於被簧上車身振動激勵而發生共振的中空重物託板所產生的振動力，小於簧上車身的振動力，隨著發電機轉速加快而產生的轉矩阻力，通過增速器逆向放大後，形成阻礙中空重物託板發生頻率共振的越來越大的阻尼，影響了中空重物託板通過頻率共振吸收簧上車身振動的動能進行動能發電的發電效率，因此需要找到解決動能發電裝置發電時轉動阻力矩影響中空重物託板發生頻率共振問題的方法，才能提高發電效率。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種提高汽車動能發電效率的方法和裝置，解決現在汽車動能發電系統中，由於發電機高速旋轉產生的阻力矩影響發電機的發電效率的缺陷。技術方案一種提高汽車動能發電效率的方法，其特徵在於：採用將車身直接振動的動能和車身通過複合彈性系統將車身振動與中空重物託板進行頻率共振轉化的動能同時作用在發電機的轉軸上，給予發電機轉軸單向的持續的轉動力，實現既能夠直接克服動能發電裝置的轉動阻力矩而發電，又能夠減少動能發電裝置的轉動阻力矩對由車身振動激勵的中空重物託板頻率共振的振動阻礙，提高通過頻率共振產生的有效振動，從而提高動能發電裝置的發電效率。所述車身直接振動的動能和車身進行頻率共振轉化的動能均通過設置在發電機轉軸上的多組內套有單向軸承的齒輪及匹配嚙合的直齒條組成傳導動能的齒輪齒條組作用在發電機的轉軸上，部分齒輪齒條組受車身直接振動後相對上下運動，具有較大動能，迅速啟動發電機轉軸轉動和克服發電機高速旋轉產生的阻力矩，部分齒輪齒條組受頻率共振的振動後相對上下運動，具有較大振幅，提高發電機轉動速度，所述齒輪單側嚙合直齒條，所有齒輪內的單向軸承的受力方向相同。所述車身的複合彈性系統為在汽車的簧上車身與車橋之間設置有支撐的垂直方向的彈性系統，而以簧上車身為支撐的中空重物託板也設置有垂直方向支撐的彈性系統，所述中空重物託板的垂直方向彈性系統的固有頻率設置為與所述簧上車身的垂直方向彈性系統的固有頻率相同或相近，在所述中空重物託板或簧上車身或車橋上設置有動能發電裝置，所述動能發電裝置包括發電機、增速器、設置在發電機轉軸上的內套有單向軸承的齒輪，以及被垂直固定的直齒條，所述齒輪與直齒條為單側嚙合接觸。所述車身直接振動的動能是簧上車身受到路面激勵發生振動時的動能。所述受車身直接振動後相對上下運動的齒輪齒條組的齒輪的直徑小於等於發生頻率共振的振動後相對上下運動的齒輪齒條組的齒輪的直徑。所述受車身直接振動後相對上下運動的齒輪齒條組或發生頻率共振的振動後相對上下運動的齒輪齒條組的匹配組合方式每種均至少設置有兩組，分別為直齒條與齒輪左側嚙合組，和直齒條與齒輪右側嚙合組，使得齒輪齒條組對發電機轉軸產生的旋轉扭力具有連續性及方向相同。一種應用上述方法提高汽車動能發電效率的裝置，在汽車的簧上車身上設置有垂直方向的彈性系統，以簧上車身為支撐的中空重物託板也設置有垂直方向的彈性系統，所述中空重物託板的垂直方向彈性系統的固有頻率設置為與所述簧上車身的垂直方向彈性系統的固有頻率相同或相近，其特徵在於：還包括動能發電裝置，所述動能發電裝置包括發電機、增速器、設置在發電機的轉軸上的多個內套有單向軸承的齒輪，以及與所述齒輪單側嚙合接觸的直齒條，所有齒輪內的單向軸承對發電機轉軸產生的扭力的方向相同，所述齒輪與直齒條配合的齒輪齒條組分為兩種，一種齒輪齒條組為對應車身直接振動的齒輪齒條組，受車身直接振動後相對上下運動，具有較大動能，能迅速啟動發電機轉軸轉動和克服發電機高速旋轉產生的阻力矩，另一種齒輪齒條組為對應頻率共振振動的齒輪齒條組，受中空重物託板和簧上車身的頻率共振的振動後相對上下運動，具有較大振幅，能提高發電機轉動速度，發電機轉軸受到所述兩種齒輪齒條組帶動，使內套有單向軸承的齒輪通過單向軸承對發電機轉軸產生了同向的連續的旋轉扭力，帶動轉軸連續轉動而使發電機持續發電。所述動能發電裝置設置在所述中空重物託板上，即所述動能發電裝置的發電機、增速器、設置在發電機的轉軸上的多個內套有單向軸承的齒輪都設置在中空重物託板上，與所述齒輪單側嚙合接觸的直齒條，一種直齒條垂直固定設置在車橋框架上，另一種直齒條垂直固定設置在簧上車身上，當簧上車身因為車身振動上下振動而設置有動能發電裝置的中空重物託板被簧上車身激勵沿垂直固定直齒條發生頻率共振同時上下振動時，固定在車橋框架上的直齒條和匹配的齒輪傳導頻率共振的振動動能，固定在簧上車身上的直齒條和匹配的齒輪傳導車身直接振動的動能。所述動能發電裝置設置在簧上車身上，即所述動能發電裝置的發電機、增速器、設置在發電機的轉軸上的多個內套有單向軸承的齒輪都設置在簧上車身上，與所述齒輪單側嚙合接觸的直齒條，一種直齒條垂直固定設置在車橋框架上，另一種直齒條垂直固定設置在中空重物託板上，當設置有動能發電裝置的簧上車身因為車身振動沿垂直固定直齒條發生上下振動時，中空重物託板受頻率共振而上下振動時，固定在中空重物託板上的直齒條和匹配的齒輪傳導頻率共振的振動動能，固定在車橋框架上的直齒條和匹配的齒輪傳導車身直接振動的動能。所述動能發電裝置設置在車橋上，即所述動能發電裝置的發電機、增速器、設置在發電機的轉軸上的多個內套有單向軸承的齒輪都設置在車橋上，與所述齒輪單側嚙合接觸的直齒條，一種直齒條垂直固定設置在簧上車身上，另一種直齒條垂直固定設置在中空重物託板上，當簧上車身因為車身振動發生上下振動時，中空重物託板受頻率共振而上下振動時，固定在中空重物託板上的直齒條和匹配的齒輪傳導頻率共振的振動動能，固定在簧上車身上的直齒條和匹配的齒輪傳導車身直接振動的動能。所述對應車身直接振動的齒輪齒條組的齒輪的直徑小於等於所述對應頻率共振振動的齒輪齒條組的齒輪的直徑。所述兩種齒輪齒條組每種均至少設置有兩組，分別為直齒條與齒輪左側嚙合組，和直齒條與齒輪右側嚙合組，設置方式為間隔對向設置。所述車橋框架底部固定設置在汽車車橋上，以汽車車橋支撐，所述車橋框架的頂面與底面之間設置有垂直於地面的用於導向的光軸，所述中空重物託板通過直線軸承套裝在所述光軸上，沿光軸垂直方向上下振動通過頻率共振吸收簧上車身振動的動能。所述簧上車身的固有頻率所對應的垂直方向彈性系統，包括用於支撐的設置在車橋和簧上車身之間的垂直方向彈性系統，以及垂直方向設置的分別連接中空重物託板與車橋框架頂部和底部的上下反向預緊力拉簧組。所述支撐的設置在車橋和簧上車身之間的垂直方向彈性系統包括設置在車橋和簧上車身之間能夠通過調節氣壓控制剛度的空氣彈簧。所述設置在簧上車身上的用於單獨支撐中空重物託板重力的垂直方向彈性系統採用設置在簧上車身上的豎直支撐架形成的支撐框，在所述支撐框頂端和中空重物託板之間用拉簧懸吊連接。所述直齒條通過直齒條支撐框固定在中空重物託板或簧上車身或車橋框架上，直齒條通過多根壓簧固定在直齒條支撐框上。在所述中空重物託板和簧上車身之間設置有策動力槓桿，在水平方向固定設置聯結車橋框架相鄰兩豎直支架之間的橫杆，並以此橫杆作為策動力槓桿的支點固定支撐，在簧上車身與策動力槓桿之間以連接部件聯結形成動力臂，將中空重物託板與槓桿之間以連接部件聯結形成阻力臂，從而構成簧上車身激勵中空重物託板發生頻率共振的策動力槓桿，所述策動力槓桿的動力臂小於阻力臂，通過放大中空重物託板振幅的方式，提高簧上車身激勵中空重物託板發生頻率共振的持續時間。有益效果本發明的提高汽車...