一種太陽能pv自力城市車的製作方法
2023-05-01 11:44:11 1
專利名稱：一種太陽能pv自力城市車的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車製造業的可再生能源利用領域，特別涉及一種可改變內燃機的能 源消耗和空氣汙染現狀的太陽能PV自力城市車。
背景技術：
當前，由於能源現狀，以及日益嚴重的環境汙染，聯合國有關機構與各國政府近幾 年來逐步加大環境治理力度，同時在政策上和人力、物力、財力上也加大了可再生能源利用 上的投入。內燃機引擎在其100多年的發展歷程中，已經達到性能提升的極限。駕駛員現 在期望的引擎性能和效率採用任何其它替代技術都很難實現。但內燃機引擎迫於環保壓力 註定將被取代，更何況有限的傳統燃料資源將進一步推動這一進程。據報載每年世界各地 的車展，都會出現以太陽能為動力的車或其它新型能源動力車。電動車雖然不斷面試，但是不同程度的存在下述問題充電時間長、一次充電續行 裡程較短，該類車存在續行問題和充電時間問題；太陽能直接驅動車型所佔空間面積較大， 不適於在比較擁擠的城市使用；比能量低、使用壽命短；造價成本高及安全行使等問題。致 使電動車遲遲難以投向市場。太陽能動力車另外一項不足是陰雨天或夜晚需要其它動力源、已經面世的多種 太陽能電池轉換效率較低，是制約車業應用的瓶頸。為了解決以上不足，不少企業研製了燃料電池動力車。例如在東京汽車大展上， 展出戴姆勒克裡斯勒公司的F500 Mind型混合燃料動力樣車。豐田公司展出的Fine-N是 另外一部概念車，該車採用燃料電池作動力，並且應用生物技術來識別駕駛人員，在確認後 能夠自動發動引擎。該車的突出表現是它的行駛範圍達到了 500km(按10/15模式)。行駛 範圍的提升是由於以下兩方面的改進。第一，改進了電動機以及燃料與空氣的供給結構，使 得單位重量的水提供的電能輸出得以提高。第二，提高了高壓氫氣儲藏罐的壓力。現在的 最高充氣壓力為70MPa，大約是以前35Mpa的兩倍。雖然該公司將攜帶的儲藏罐的總數由4 瓶減少為3瓶，仍然使總的儲存容量提高了 10 20%。該類設計是提高了行駛範圍，增加了總的儲存容量10 20%，現在的最高充氣壓 力為70MPa，大約是以前35Mpa的兩倍。所以它也降低了安全行使係數，每一輛小車都帶3、 4個近700kg壓力的氣壓瓶，一旦有事故其破壞力是黑色炸藥的數倍。
發明內容
鑑於現有技術存在的不足，本發明提供了一種太陽能PV自力城市車。充分利用可 再生能源、緩解能源緊張現狀；減少城市公路廢氣排放、改善生存環境促進民生發展，逐步 解決城市熱島現象。本發明為實現上述目的，所採取的技術方案是一種太陽能PV自力城市車，包括 太陽能PV自力城市車的PV勵磁交流發電機MI PVFDJ及三相橋式整流電路、太陽能電池組 件PV、勵磁儲備電源VRLA2、自發電儲能設備VRLAl，其特徵在於還包括調節器、啟動電容、照明信號電路、直流驅動機MG IZDJ構成的整機電路，所述整機電路中的調節器分別與交流 發電機MI PVFDJ、太陽能電池組件PV、勵磁儲備電源VRLA2、自發電儲能設備VRLAl、整流 電路連接，所述太陽能電池組件PV通過二極體DFl分別與交流發電機MI PVFDJ、勵磁儲備 電源VRLA2連接，所述自發電儲能設備VRLAl分別與整流電路、直流電動機MG IZDJ、啟動 電容、照明信號電路連接；具體電路連接為所述PV勵磁交流發電機MI PVFDJ轉子的Ml-I 端一路通過整機電路的電壓表VF接轉子的M1-2端及地，另一路通過電流表AF接電子開關 TK3的3腳及電子開關TK2的2腳，電子開關TK3的2腳通過發光二極體DB2接地，電子開關 TK3的1腳接運行開關K2-4的一端，運行開關K2-4的另一端接保護二極體DFl的負極及運 行開關K2-2的一端，保護二極體DFl的正極一路接太陽電池組PV，另一路通過電壓表VPV 與太陽能電池組PV及地相接，運行開關K2-2的另一端一路通過連接件P3及保險管FP3接 勵磁儲備電源VRLA2，勵磁儲備電源VRLA2通過保護二極體DD2接地，另一路接報警燈DBl 的負極及電子開關TK2的1腳及電子開關TK3的TK3-1腳，電子開關TK3的TK3-2腳接地， 報警燈DBl的正極接電子開關TKl的2腳，電子開關TKl的1腳接保險管FPl並通過連接件 P2接電流表AC的一端，電流表AC的另一端分別接整流二極體D1、整流二極體D2、整流二極 管D3的負極，電子開關TKl的3腳一路接電子開關TK2的TK2-1腳、電子開關TKl的TKl-I 腳，電子開關TK2的TK2-2腳、電子開關TKl的TK1-2腳接地，另一路接運行開關Kl-I的一 端及保險管FP2、保險管FP4的一端，運行開關Kl-I另一端接自發電儲能設備VRLA1，自發 電儲能設備VRLAl通過二極體DDl接地，保險管FP2的另一端通過連接件P1、電流表AD接 運行開關K2-1及運行開關K2-3的一端，保險管FP4的另一端接自力城市車遠光燈DY、近光 燈DJ、指示燈DX1、指示燈DX2、保險管FP6、保險管FP5的一端，遠光燈DY、近光燈DJ、指示 燈DX1、指示燈DX2的另一端分別通過保險管FDY、保險管FDJ、保險管FX1、保險管FX2接地 並接插座JC，保險管FP5的另一端接插座JC，電容Cl、電容C2、電容C3並聯，其正極端接運 行開關K2-3的一端，其負極接整流二極體D6的正極、保護二極體DD3負極及地，保護二極 管DD3的正極接直流電動機的負端，直流電動機的正端接運行開關K2-1、運行開關K2-3的 另一端並通過電壓表VD接地。本發明的特點是本發明的太陽能PV自力城市車的動力源泉是交流自力發電機。 發電機的勵磁能來源於太陽能，也就是說太陽能PV轉換勵磁電流是本發明的一次能源。經 交流自力發電機轉換輸出的二次能源是本車的動力。不存在比能量、充電時間、續行裡程、 佔空間面積、高壓源等安全問題。使用壽命方面因採用電器拖動，其工作磨損量肯定小於 內燃機。傳動部分與常規汽車損耗近似。因此，動力部分壽命大於常規汽車，傳動部分壽命 不低於常規汽車。材料和能耗方面製造材料的消耗及能耗都低於常規汽車。因為它不存在內燃機 的鑄造和精密機加工，所以從材料、加工設備、人工費等方面都大大的降低成本。本發明不 需要外加運行能源(每月檢查一次儲能蓄電池，當發現其電壓偏離正常工作範圍時，採用市 電恆壓充電1池)，所以大大的降低社會石油的消耗量，為解決能源危機現狀開闢一條新途徑。總之，本發明能比較好地解決了充電時間長、一次充電續行裡程較短、所佔空間面 積較大、質量和體積太大；比能量低、使用壽命短；造價成本高及安全行使等問題。因為它不採用燃料電池車結構，所以就不存在高壓氫氣儲藏罐，也就是解決了安全行使問題；造價成本低於內燃機、拖動系統無大量的機械磨損所以使用壽命比內燃機 要長。
圖1為本發明的電路連接框圖； 圖2為本發明的電路原理圖。
具體實施例方式如圖1所示，太陽能PV自力城市車，包括太陽能PV自力城市車的PV勵磁交流發 電機MI PVFDJ及三相橋式整流電路、太陽能電池組件PV、勵磁儲備電源VRLA2、自發電儲 能設備VRLA1，還包括調節器、啟動電容、照明信號電路、直流電動機MG IZDJ構成的整機電 路，整機電路中的調節器分別與交流發電機MI PVFDJ、太陽能電池組件PV、勵磁儲備電源 VRLA2、自發電儲能設備VRLA1、整流電路連接，太陽能電池組件PV通過二極體DFl分別與 交流發電機MI PVFDJ、勵磁儲備電源VRLA2連接，自發電儲能設備VRLAl分別與整流電路、 直流電動機MGIZDJ、啟動電容、照明信號電路連接；具體電路連接為整流二極體Dl與整流 二極體D4、整流二極體D2與整流二極體D5、整流二極體D3與整流二極體D6分別串聯後各 組之間再並聯，整流二極體Dl的正極接PV勵磁交流發電機MI PVFDJ定子的A端，整流二 極管D2的正極接PV勵磁交流發電機MI PVFDJ定子的B端，整流二極體D3的正極接PV勵 磁交流發電機MI PVFDJ定子的C端，還包括整機電路，所述PV勵磁交流發電機MI PVFDJ 轉子的Ml-I端一路通過電壓表VF接轉子的M1-2端及地，另一路通過電流表AF接電子開 關TK3的3腳及電子開關TK2的2腳，電子開關TK3的2腳通過發光二極體DB2接地，電子 開關TK3的1腳接運行開關K2-4的一端，運行開關K2-4的另一端接保護二極體DFl的負 極及運行開關K2-2的一端，保護二極體DFl的正極一路接太陽電池組PV，另一路通過電壓 表VPV與太陽能電池組PV及地相接，運行開關K2-2的另一端一路通過連接件P3及保險管 FP3接勵磁儲備電源VRLA2，勵磁儲備電源VRLA2通過保護二極體DD2接地，另一路接報警 燈DBl的負極及電子開關TK2的1腳及電子開關TK3的TK3-1腳，電子開關TK3的TK3-2腳 接地，報警燈DBl的正極接電子開關TKl的2腳，電子開關TKl的3腳一路接電子開關TK2 的TK2-1腳、電子開關TKl的TKl-I腳，電子開關TK2的TK2-2腳、電子開關TKl的TK1-2腳 接地，另一路接運行開關Kl-I的一端及保險管FP2、保險管FP4的一端，運行開關Kl-I另 一端接自發電儲能設備VRLAl，自發電儲能設備VRLAl通過二極體DDl接地，保險管FP2的 另一端通過連接件P1、電流表AD接運行開關K2-1及運動開關K2-3的一端，保險管FP4的 另一端接自力城市車遠光燈DY、近光燈DJ、指示燈DX1、指示燈DX2、保險管FP6、保險管FP5 的一端，遠光燈DY、近光燈DJ、指示燈DX1、指示燈DX2的另一端分別通過保險管FDY、保險 管FDJ、保險管FX1、保險管FX2接地並接插座JC，保險管FP5的另一端接插座JC，電容Cl、 電容C2、電容C3並聯，其正極端接運行開關K2-3的一端，其負極接整流二極體D6的正極、 保護二極體DD3負極及地，保護二極體DD3的正極接直流電動機的負端，直流電動機的正端 接運行開關K2-1、運行開關K2-3的另一端並通過電壓表VD接地。工作原理
司乘人員打開運行開關Ki-I (電源鎖)以後主機迴路已進入運行狀態。司乘人員操縱起動開關時運行開關K2-1、運行開關K2-3閉合、同時運行開關K2-2打開，太陽能PV自力城 市車啟動。此時自發電儲能設備VRLA1--閥控式密封鉛酸蓄電池與直流電動機啟動電容 Cl、電容C2、電容C3同時投入運行，為直流牽引電動機MGl ZDJ提供初始啟動動力源。這裡 我們採用超級電容器改善汽車啟動性能，太陽能自力城市車運轉起來以後，會帶動太陽能 PV勵磁交流發電機Ml PVFDJ旋轉，太陽能電池組件PV轉換出來的電流會通過交流發電機 勵磁繞組與地成為迴路。這就是勵磁過程的產生，只要運轉太陽能PV勵磁交流發電機Ml PVFDJ就會輸出交流電來。交流電流通過橋式整流電路輸出直流電流。該電流就是直流牽 引電動機MGl ZDJ的運行動力源。經過計算，在某一時速的情況下，太陽能PV勵磁交流發 電機輸出的功率足夠推動牽弓I電動機運轉。其速度大於設計某時速值時，太陽能PV勵磁交 流發電機輸出的功率大於牽引電動機功耗，這一特殊電能就是自發電儲能設備VRLAl—閥 控式密封鉛酸蓄電池反補充的電能量。該發明與常規交流發電機的不同在於太陽能PV轉換能代替了大型機組的勵磁機 或小型機組的直流電源。同時解決了勵磁機的原動力問題和蓄電池的自重問題，更為重要 的是必須解決蓄電池充電問題。當自發電儲能設備VRLA1--閥控式密封鉛酸蓄電池的工作電壓達到額定值時， 電壓調節器TKl電子開關動作，斷開自發電儲能設備VRLAl—閥控式密封鉛酸蓄電池的充 電迴路，接通陰雨天勵磁儲備電源VRLA2—閥控式密封鉛酸蓄電池充電迴路為其充電。當陰雨天勵磁儲備電源VRLA2—閥控式密封鉛酸蓄電池的工作電壓達到額定值 時，-電壓調節器電子開關TK3動作切斷太陽能電池組件PV的勵磁電源，致使一太陽能 PV勵磁交流發電機Ml PVFDJ停止發電。此時由自發電儲能設備VRLAl閥控式密封鉛酸蓄 電池提供直流牽引電動機MGl ZDJ的運行動力電流。當自發電儲能設備VRLA1--閥控式密封鉛酸蓄電池的工作電壓低於設定值時， 電壓調節器電子開關TKl復位，太陽能PV勵磁交流發電機Ml PVFDJ與三項橋式整流電路 做好為其充電的準備。當自發電儲能設備VRLA1--閥控式密封鉛酸蓄電池的工作電壓低 於設定值5 %時，電壓調節器電子開關TK2動作，溝通了陰雨天勵磁儲備電源VRLA2—閥 控式密封鉛酸蓄電池與太陽能PV勵磁交流發電機Ml PVFDJ的勵磁迴路，交流發電機恢復 發電為牽引電動機提供動力源。達到某時速值時，太陽能PV勵磁交流發電機輸出的功率大 於牽引電動機功耗，這一特殊電能再次為自發電儲能設備VRLA1--閥控式密封鉛酸蓄電 池補充電能量。如此反覆運轉。在運行期間，當勵磁儲備電源VRLA2—閥控式密封鉛酸蓄電池的工作電壓低於 設定值時，電壓調節器電子開關TK 3再次動作，恢復太陽能電池組件PV勵磁。恢復初始狀 態。當自發電儲能設備VRLA1--閥控式密封鉛酸蓄電池的工作電壓低於設定值的某 一數值時，電壓調節器電子開關TK2動作，溝通了陰雨天勵磁儲備電源VRLA2—閥控式密 封鉛酸蓄電池與太陽能PV勵磁交流發電機Ml PVFDJ的勵磁迴路，此時太陽能電池組件PV 與陰雨天勵磁儲備電源VRLA2—閥控式密封鉛酸蓄電池並聯為太陽能PV勵磁交流發電機 Ml PVFDJ-提供勵磁電流提高其發電量。同理當遇到陰雨天時，也是電壓調節器電子開關 TK2迫使陰雨天勵磁儲備電源VRLA2—閥控式密封鉛酸蓄電池為太陽能PV勵磁交流發電 機Ml PVFDJ提供勵磁電流，保證整車正常運行。
該車停止運行期間運行開關K2-1、運行開關K2-3打開，運行開關K2-2處於閉合狀 態，使太陽能電池組件PV-轉換出來的電流會為陰雨天勵磁儲備電源VRLA2---閥控式密封 鉛酸蓄電池充電，補充其運行損耗。雖然兩組蓄電池的容量、功率和質量不足電瓶車所配蓄電池的2 / 3，經過計算 自發電儲能設備VRLA1，閥控式密封鉛酸蓄電池的配置功率應能保證其運行100km。陰雨天 勵磁儲備電源VRLA2，閥控式密封鉛酸蓄電池應能保證其獨立勵磁Mh，以保證陰雨天正常 運行。
權利要求
1. 一種太陽能PV自力城市車，包括太陽能PV自力城市車的PV勵磁交流發電機MI PVFDJ及三相橋式整流電路、太陽能電池組件PV、勵磁儲備電源VRLA2、自發電儲能設備 VRLA1，其特徵在於還包括調節器、啟動電容、照明信號電路、直流驅動機MG IZDJ構成的 整機電路，所述整機電路中的調節器分別與交流發電機MI PVFDJ、太陽能電池組件PV、勵磁 儲備電源VRLA2、自發電儲能設備VRLA1、整流電路連接，所述太陽能電池組件PV通過二極 管DFl分別與交流發電機MI PVFDJ、勵磁儲備電源VRLA2連接，所述自發電儲能設備VRLAl 分別與整流電路、直流電動機MG IZDJ、啟動電容、照明信號電路連接；具體電路連接為所 述PV勵磁交流發電機MI PVFDJ轉子的Ml-I端一路通過整機電路的電壓表VF接轉子的 M1-2端及地，另一路通過電流表AF接電子開關TK3的3腳及電子開關TK2的2腳，電子開 關TK3的2腳通過發光二極體DB2接地，電子開關TK3的1腳接運行開關K2-4的一端，運 行開關K2-4的另一端接保護二極體DFl的負極及運行開關K2-2的一端，保護二極體DFl 的正極一路接太陽電池組PV，另一路通過電壓表VPV與太陽能電池組PV及地相接，運行開 關K2-2的另一端一路通過連接件P3及保險管FP3接勵磁儲備電源VRLA2，勵磁儲備電源 VRLA2通過保護二極體DD2接地，另一路接報警燈DBl的負極及電子開關TK2的1腳及電子 開關TK3的TK3-1腳，電子開關TK3的TK3-2腳接地，報警燈DBl的正極接電子開關TKl的 2腳，電子開關TKl的1腳接保險管FPl並通過連接件P2接電流表AC的一端，電流表AC的 另一端分別接整流二極體D1、整流二極體D2、整流二極體D3的負極，電子開關TKl的3腳 一路接電子開關TK2的TK2-1腳、電子開關TKl的TKl-I腳，電子開關TK2的TK2-2腳、電 子開關TKl的TK1-2腳接地，另一路接運行開關Kl-I的一端及保險管FP2、保險管FP4的 一端，運行開關Kl-I另一端接自發電儲能設備VRLAl，自發電儲能設備VRLAl通過二極體 DDl接地，保險管FP2的另一端通過連接件Pl、電流表AD接運行開關K2-1及運行開關K2-3 的一端，保險管FP4的另一端接自力城市車遠光燈DY、近光燈DJ、指示燈DX1、指示燈DX2、 保險管FP6、保險管FP5的一端，遠光燈DY、近光燈DJ、指示燈DX1、指示燈DX2的另一端分 別通過保險管FDY、保險管FDJ、保險管FX1、保險管FX2接地並接插座JC，保險管FP5的另 一端接插座JC，電容Cl、電容C2、電容C3並聯，其正極端接運行開關K2-3的一端，其負極接 整流二極體D6的正極、保護二極體DD3負極及地，保護二極體DD3的正極接直流電動機的 負端，直流電動機的正端接運行開關K2-1、運行開關K2-3的另一端並通過電壓表VD接地。
全文摘要
本發明涉及一種太陽能PV自力城市車，包括太陽能PV自力城市車的PV勵磁交流發電機MIPVFDJ及三相橋式整流電路、太陽能電池組件PV、勵磁儲備電源VRLA2、自發電儲能設備VRLA1，還包括調節器、啟動電容、照明信號電路、直流驅動機MGIZDJ構成的整機電路，本發明的特點是解決了充電時間長、一次充電續行裡程較短、所佔空間面積較大、質量和體積太大；比能量低、使用壽命短；造價成本高及安全行使等問題，因為它不採用燃料電池車結構，所以就不存在高壓氫氣儲藏罐，也就是解決了安全行使問題；造價成本低於內燃機、拖動系統無大量的機械磨損所以使用壽命比內燃機要長。
文檔編號B60L11/00GK102082492SQ20101060264
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者單彩雲, 孔大錚, 王成群, 王風順, 邵廣義, 鄭軼濤 申請人:天津市津天溫度儀表科技有限公司