車輛下坡重力勢能回收發電裝置的製作方法
2023-12-07 07:11:41
專利名稱：車輛下坡重力勢能回收發電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發電裝置，尤其涉及一種電動車輛中的發電裝置。
背景技術：
在車輛行駛中，要克服四種阻力，即車輪與地面的滾動阻力、空氣阻力。這兩種阻力，是車輛在水平路面上作勻速行駛時的阻力。此二阻力是可以設法減小的，但不會小到零。還有兩種阻力車輛要加速行駛，則需要克服加速阻力。加速行駛的過程中電動車把電能轉換為電動車動能和克服滾動阻力作功的過程。另一個是路面不平，會有上坡下坡、上坡時有爬坡阻力。車輛爬坡是把電能轉換為電動車勢能的過程。加速阻力和爬坡阻力是客觀存在的，人為無法改變。在四種阻力中，滾動阻力和空氣阻力較小，加速阻力和爬坡阻力較大，電動車2/3的能量都消耗在加速和爬坡行駛中。
實用新型內容本實用新型的目的在於設計一種利用車輛下坡時，將重力勢能對車輛作的功回收轉換成電能，給電動車蓄電池充電，以補充上坡時的能量消耗和延長續駛裡程的裝置。
本實用新型是這樣實現的它包括用支架和支軸固定在車後橋上的三相交流Y接法的發電機，安裝在車上的坡度測試儀和與坡度測試儀相聯的開關控制電路三部分。在發電機的轉子軸上帶有軸承，在軸承上固定有永久磁鐵，永久磁鐵旁有電磁鐵，發電機轉子軸上還有膠輪，膠輪一側有車輪，發電機連接有彈簧。
開關控制電路控制發電機是否發電及發電量大小給蓄電池充電有三種方式，即一相、二相、三相。坡度測試儀是一個封閉的長方形盒子，在底部安裝一個強方向性發光二極體，且安裝在一個始終處於水平的板上，在盒的上部安裝有四組光敏二極體分別裝在四個區內，與坡度測試儀相聯的開關控制電路包括二隻晶體三極體分別與電阻R1、R2、電容C1和R3、C2、繼電器相連接，並將坡度測試儀中的光敏管接在第一個電晶體G1的基極和地之間，當用二相發電時，電晶體G1的集電極要接R4。用三相發電時交流發電機選用二個雙向可控矽。
本實用新型的優點在於車在上坡行駛時消耗大量能量，下坡時也會釋放出大量能量。將此能量通過發電機轉換成電能給蓄電池充電，補充上坡時的能量消耗，能顯著的延長行程距離。
圖1是本實用新型的安裝結構示意圖；圖2是本實用新型的坡度測試儀內部結構示意圖；圖3是本實用新型坡度小時常用控制開關電路圖；圖4是本實用新型坡度大時常用控制開關電路圖；圖5是本實用新型的三相發電機結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示是本實用新型的回收發電裝置的發電機安裝結構示意圖。發電機1通過支架2和支軸3固定在後橋上。在正常行駛時拉簧5把發電機轉子軸上的膠輪6拉離車軸10。在轉子軸上還帶有軸承9，在軸承9上固定有永久磁鐵8，在永久磁鐵8旁有電磁鐵7。
在正常行駛時，拉簧5把發電機1拉離開車軸10，發電機1不發電，對車行駛無任何影響。在下坡時，控制電路給電磁鐵7加電，把膠輪6推向緊靠車輪10，發電機轉子軸在車輪的帶動下轉動發電。
本實用新型它由用支架固定在車後橋上的三相交流Y接法的發電機，安裝在車上的坡度測試儀以及和坡度測試儀相聯的開關控制電路三部分組成。根據坡度測試儀顯示的道路是否是下坡和坡度的大小。由開關控制電路控制發電機是否發電和發電量的大小，既由一相、二相或三相給蓄電池充電的兩個後輪各安裝一部發電機。車輛上安裝一個道路坡度測量儀。當測量儀顯示道路為下坡，且坡度大於2/100時，通過控制電路，自動將發電機緊靠在後輪上。下坡時，重力勢能對車輛作功，時車輛產生加速而車速增大，即重力勢能轉化為車的動能，緊靠在車輪上的發電機在車輪的帶動下發電，對車輪產生阻力，消耗車的動能，在正常行駛時，彈簧5把發電機拉離車輪10，兩部發電機除了增加車輛重量，別無影響。
平時橡膠輪6和車輪10分開的，光敏管受發光管照射後，阻值變得很小，開關管G1關閉，G2打開，帶動繼電器結點吸合之後通過接點給電磁鐵7加電，推動永久磁鐵8使橡膠輪6靠上車輪10，發電機轉子轉動發電機發電給蓄電池充電，當坡度測儀測出不同坡度通過電子開關管使三相發電機是一相、兩相或三相發電。
根據計算，一個100米長2/100的下坡，它的重力勢能對車作的功為mgh，m車的工作重量，g重力加速度，g＝9.8，h100米長坡的落差為2米。假設m＝1500kg，車下坡的速度為40Km/h即車經9秒鐘從坡頂行至坡底，重力勢能對車作的功率是mgh/9＝1500×9.8×2/9＝3.3kw。
道路的坡度是不同的，最大允許值是18/100。此情況如果仍以40/h的速度下坡，則重力勢能對車作工的功率可達30kw，是非常可觀的。當然車輛在下坡時，坡度越大，行駛速度會越小，以保障安全。但重力勢能是不變的，功率會變小。為了適應不同坡度的能量回收，將後輪所裝發電機選用為三相Y接法交流發電機。在坡度較小，例如在2/100-5/100間，控制電路控制器只用一相發電。坡度在6/100-10/100時，用兩相發電。坡度在11/100-18/100時，三相一起發電。要嚴格限制由電動車的電動機帶動發電。
如圖2所示，是本實用新型的坡度測試儀內部結構示意圖。它是一封閉的長方形盒子。在底部安裝一個強方向性發光二極體，且安裝在一個始終處於水平的板上，當車在平路上行駛時其光斑照在11區上；車輛在下坡時，盒子傾斜，光斑移位，在2/100-5/100坡度時，光斑照在12區；在6/100-10/100坡度時，光斑照在13區；1/100以上坡度時，光斑照在14區。各區的光照位置內安裝光敏二極體，並且為了區別各區，用0.5cm的隔離板將各區隔開，光照上的光敏電阻阻值變小，作為控制信號使用。
如圖3所示，是本實用新型坡度小時常用控制開關電路原理圖。它包括兩隻電晶體，分別與電阻R1、R、電容C1和R3、C2、繼電器相連接，並將坡度測試儀的光敏管G5接在第一個電晶體G1的基級與地之間，當車在下坡時坡度測試儀盒子傾斜，發光管的光斑移位，根據坡度的不同或照在11區或12區或13區或14區光敏管受到光照後，阻值變小。G1由飽和導通而截止，V1上升到V1＝E，G2飽和導通集電極所接繼電器吸合，給電磁鐵7加電，把橡膠輪6靠在車輪10上，使發電機轉子轉動，發電機發電。Y1相電壓經整流電路給蓄電池充電。電容C1、C2起延時作用避免車輛行駛因路面不平晃動，使G2誤動作。圖3適合坡度在2/100-5/100時情況，控制電路控制只用一相發電。
如圖4所示，是本實用新型坡度大時常用控制開關電路圖。和圖3基本相同。區別在於它是在坡度為6/100-10/100時使用三相發電機應有兩相給電池充電，因此G1截止後，一個使G2打開，給繼電器加電，把發電機緊靠在車輪上；一個使雙向可控矽G3加正電導通，Y2經整流也給電池充電。此時在控制開關電路中在G1的集電極上多加一個電阻R4。當坡度更大時，控制電路與圖4形同。不同點是同時打開雙向可控矽G3、G4三相經整流，給電池充電。
如圖5所示，是本實用新型的三相交流發電機原理圖。選用Y接法，是為了便於分別使用1相2相或3相發電，以適應不同坡度的發電能力。二個雙向可控矽是作為交流開關用，其控制極由G1導通時加正電壓導通。平常加一3伏使其可靠截止。
發電機的安裝位置和方法，因電動車的結構而異。電動機直接裝載兩後輪轂上，後輪驅動的電動車，而不必再安裝發電機。下坡行駛時，把電動機改作發電機使用。也可以把發電機直接裝在後輪轂上。
總之，利用下坡的重力勢能發電，是很有作為的能量回收系統。
權利要求1.一種車輛下坡重力勢能回收發電裝置，其特徵在於由支架和支軸固定在車後橋上的發電機，安裝在車上的坡度測試儀和與坡度測試儀相聯的開關控制電路三部分組成。
2.如權利要求1所述的車輛下坡重力勢能回收發電裝置，其特徵在於所述的發電機的轉子軸上帶有軸承，在軸承上固定有永久磁鐵，永久磁鐵旁有電磁鐵；發電機轉子軸上還有膠輪，膠輪一側有車輪，發電機連接有彈簧。
3.如權利要求1所述的車輛下坡重力勢能回收發電裝置，其特徵在於所述的開關控制電路控制發電機是否發電及發電量大小給蓄電池充電有三種方式一相、二相、三相。
4.如權利要求1所述的車輛下坡重力勢能回收發電裝置，其特徵在於所述的坡度測試儀是一個封閉的長方形盒子，在底部安裝一個強方向性發光二極體，並且安裝在一個始終處於水平的板上，在盒的上部安裝有四組光敏二極體分別裝在四個區內。
5.如權利要求1所述的車輛下坡重力勢能回收發電裝置，其特徵在於所述的開關控制電路包括二隻晶體三極體分別與電阻R1、R2、電容C1和R3、C2、繼電器相連接，並將坡度測試儀中的光敏管接在第一個電晶體G1的基極和地之間，當用二相發電時，電晶體G1的集電極要接R4；用三相發電時交流發電機選用二個雙向可控矽。
6.如權利要求1所述的車輛下坡重力勢能回收發電裝置，其特徵在於所述的發電機，是三相交流Y接法的發電機。
專利摘要一種車輛下坡重力勢能回收發電裝置，用支架和支軸固定在車後橋上的發電機，安裝在車上的坡度測試儀和與坡度測試儀相聯的開關控制電路三部分組成。由於車在上坡行駛時消耗大量能量，下坡時也會釋放出大量能量。將此能量通過發電機轉換成電能給蓄電池充電，補充上坡時的能量消耗，能顯著的延長行程距離。
文檔編號B60L7/00GK2725085SQ200420087689
公開日2005年9月14日 申請日期2004年8月13日 優先權日2004年8月13日
發明者韓遂六 申請人:鍾波