CN101157340A - 自发电蓄电电动汽车 - Google Patents

Abstract

自发电蓄电电动汽车，涉及一种三轮、四轮及四轮以上电动车技术领域。包括两组电源、驱动电机、电机驱动控制器、充电控制器、太阳能电池板、太阳能充电控制器、车轮驱动控制器，通过各开关的组合选择，可形成至少一组驱动电路，形成电源放电、驱动电机或电机轮做功，从而实现驱动的电动汽车基本功能。还可以形成二组充电电路，一组由驱动电机带动电机轮前进，此时，电机轮将动能转化成电能，利用串联或并联的方式增大输出功率，通过充电控制器，储存在与之连接的电源内，实现车轮的自发电；二组由太阳能电池板将光能转化成电能，通过太阳能充电控制器，储存在与之连接的电源内，实现太阳能充电。

Description

自发电蓄电电动汽车

技术领域

本发明涉及一种三轮、四轮及四轮以上电动车技术领域。

驱动和能量回收的电动汽车电气系统，尤其是能实现边行驶边充电和驱动电机、车轮同时驱动的电动汽车。

背景技术

目前，市场上的电动汽车电气系统主要是由一组蓄电池、控制开关、控制器、调速器、驱动电动机串联形成，电动汽车行驶靠电能到动能的单向转化。通过人手把开关闭合，调节调速器，蓄电池电能经开关、控制器、调速器使驱动电机转动，经过变速器、传动装置使车轮转动，经底盘带动从动轮转动，达到车体行驶的目的。但是，电动汽车在行驶过程中，所有车轮的动能除做有用功以外，绝大部分都已经流失，电动汽车在遇到特殊情况如坡度较大、负重过重、道路不平时，驱动电机的驱动性能会显著下降，严重时会烧毁电机或控制器，给使用者带来麻烦。对于靠车轮转动来行驶的车辆，其驱动系统除做有用功以外，其余绝大部分能量都由车轮流失掉。由于受蓄电池化学性质和电机物理性质所限制，市场上的电动汽车的电气系统基本上都是电能到动能的单向简单转化形式，给能量回收、增加电动汽车单次充电行驶里程和提高电动汽车各项驱动性能带来很大程度的限制。

发明内容

本发明目的在于把每个车轮设计成电机轮，利用串联的方式把每个电机轮的正、负极串联起来或利用并联的方式把每个电机轮的正、负极并联起来，最大限度地把车轮转动流失的动能转化为电能储存在备用电源中，能增加电动汽车单次充电行驶里程和按照并联的方式把每个电机轮的正负极并联起来，在备用电源电能的作用下驱动，实现驱动电机和车轮同时驱动，提高电动汽车的各项驱动性能，以及驱动电机系统损坏时，电机轮驱动系统调为驱动工作状态实现车轮驱动，同时利用太阳能给电动汽车充电的自发电蓄电电动汽车。

实验证明，同向旋转的发电机可以按照串联的方式或并联的方式增大串联或并联后两端的输出功率。根据法拉第电磁感应定律，发电机和电动机工作过程相反，电机可以实现电动、发电任一工作状态。

本发明包括底盘和车体，在车体的外壳外部安装太阳能电池板，在汽车底盘适当位置安装驱动电机，在汽车底盘的各个车轮轴上分别安装电机轮，在汽车底盘上固定电源一和电源二，各个电源的正极分别分成两支路连接在一个双刀双掷控制开关的四个选择性触头上，所述双刀双掷控制开关的一个定触头串接一个容断器通过导线与电机驱动控制器正极输入端连接，电机驱动控制器正极输出端通过导线与电机驱动调速器连接，电机驱动调速器的另一端通过导线与驱动电机的正极连接，驱动电机的负极通过导线与电机驱动控制器的负极输出端连接，电机驱动控制器的负极输入端通过导线分别与两个电源的负极连接；双刀双掷控制开关的另一个定触头串接一个容断器分成两支路，其中一支路通过导线与车轮驱动控制器正极输入端连接，另一支路通过导线与单刀控制开关的一个动触点连接；车轮驱动控制器的负极输入端通过导线分别与两组电源的负极连接，车轮驱动控制器的正极输出端通过导线与车轮驱动调速器的一端连接，车轮驱动控制器的负极输出端通过导线与电机轮的负极并联后的负极连接，车轮驱动控制器另一端通过导线与单刀双掷控制开关的另一个动触头连接，所述单刀双掷控制开关的定触头分成两支路，其中一支路通过导线与充电控制器的正极输出端连接，另一支路通过导线与电机轮的正极并联后的正极连接；电机轮的正、负极串联后的正极通过导线与断路识别自动连接器的一个接点连接，其余电机轮的正极通过导线分别与断路识别自动连接器的几个接点连接，所述断路识别自动连接器的正极输出端通过导线与充电控制器的正极输入端连接，断路识别自动连接器的负极输出端通过导线与充电控制器的负极输入端连接，断路识别自动连接器的负极输入端通过导线与并联后的电机轮的负极连接；单刀单掷开关连接中间两个电机轮的正、负极，断路识别自动连接器控制单刀单掷开关的断开、闭合；电机轮并联后的正极通过导线与充电控制器的正极输入端连接，并联后的负极通过导线与充电控制器的负极输入端连接；充电控制器逆变电源的正极通过导线与充电控制器的逆变电路正极输入端连接，充电控制器逆变电源的负极通过导线与充电控制器的逆变电路负极输入端连接；充电控制器的充电电路正极输出端通过导线连接充电控制器逆变电源的正极，充电控制器的充电电路负极输出端通过导线连接充电控制器逆变电源的负极；太阳能充电控制器的正极输入端通过导线与太阳能电池板的正极连接，太阳能充电控制器的负极输入端通过导线与太阳能电池板的负极连接；所述太阳能充电控制器的正极输出端通过导线与两电源的正极连接、负极输出端通过导线与两电源的负极连接；太阳能充电控制器逆变电源的正极通过导线与太阳能逆变电路正极输入端连接，太阳能充电控制器逆变电源的负极通过导线与太阳能逆变电路负极输入端连接；太阳能充电控制器的正极输出端通过导线与太阳能充电逆变电源的正极连接，太阳能充电控制器的负极输出端通过导线与太阳能充电逆变电源的负极连接；充电器的正极输出端通过导线与两电源的正极连接，充电器的负极输出端通过导线与两电源的负极连接，所述充电器的正、负极输入端与交流充电插口连接。

在本发明中，通过双刀双掷控制开关、单刀双掷控制开关的组合，可形成包括电源、电机驱动控制器、电机驱动调速器、驱动电机组成的一组驱动电路，形成电源放电，驱动电机做功，即电能转化成动能，从而实现电动汽车主动前进的电动汽车基本功能。

通过双刀双掷控制开关、单刀双掷控制开关的组合，还可以形成一组驱动电路和一组充电电路。其中，驱动电路由其中一组电源、电机轮驱动控制器、电机轮驱动调速器、并联电机轮；充电电路由串联电机轮、断路识别自动连接器、充电控制器、一组电源组成或由并联电机轮、充电控制器、一组电源组成。由驱动电机带动车轮前进，电机轮将动能转化成电能，利用串联或并联的方式增大输出功率，通过充电控制器，储存在与之连接的电源内，实现电机轮的自发电。

充电控制器逆变电源为充电控制器在逆变需要时提供电能，充电控制器在充电控制器逆变电源电能消耗后为充电控制器逆变电源充电。

太阳能充电控制器逆变电源为太阳能充电控制器在逆变需要时提供电能，太阳能充电控制器在太阳能充电控制器逆变电源电能消耗后为太阳能充电控制器逆变电源充电。

本发明克服了现有电动汽车行驶过程中车轮转动动能除做有用功外完全流失，单次充电行驶里程短，及特殊条件下单电机驱动性能显著下降，严重时烧毁电机或控制器的不足，把电动汽车行驶过程中车轮完全流失的动能转化为电能储存在备用电源中，可显著增加电动汽车单次充电行驶里程和电机轮在备用电源的电能作用下驱动，实现驱动电机和车轮同时驱动，提高电动汽车的各项驱动性能。当驱动电机系统损坏时，电机轮调为驱动状态，可实现车轮驱动。

为了综合利用能源，本发明还在两个电源的两极接入了太阳能电池板和太阳能充电控制器，为电动汽车实现太阳能充电，增强电动汽车的户外活动能力。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为本发明的电路原理图。

图3为本发明的其中两种电机轮内部结构图。

图1中，1、电源，2、太阳能电池板，3、透明保护层，4、电机轮，5、底盘，6、驱动电机及变速器，7、汽车外壳。

图2中，1、充电器，2、电源二，3、电源一，4、双刀双掷控制开关，5、电机驱动控制器，6、电机驱动调速器，7、驱动电机，8、电机轮，9、充电控制器，10、车轮驱动控制器，11、车轮驱动调速器，12、单刀双掷控制开关，13、断路识别自动连接器，14、车载电器设备，15、单刀单掷控制开关，16、太阳能电池板，17、太阳能充电控制器，18、充电控制器逆变电源，19、太阳能充电控制器逆变电源，20、熔断器。

图3中，1、车轮，2、转子，3、定子，4、防水衬垫，5、内侧防水板，6、圆盘，7、制动器，8、内侧防水板轴承，9、定子固定轴承，10、车轮轴，11、底盘，12、减震器，13、差速器。

具体实施方式

以四轮电动轿车和圆盘式制动器为例，如图1所示，本发明主要由电源1、太阳能电池板2、透明保护层3、电机轮4、底盘5、驱动电机及变速器6组成。在底盘5的四个车轮轴上分别安装电机轮4，在底盘5的适当位置安装驱动电机及变速器6，在底盘5上安装电源1两组，在汽车外壳7的上部位置安装太阳能电池板2，在太阳能电池板2的上部安装透明保护层3。

如图2所示，电源一3通过导线分成接线端A和接线端B，电源二2通过导线分成接线端C和接线端D，接线端A、B、C、D分别连接在双刀双掷控制开关4的四个选择性触头上。

双刀双掷控制开关4的定触头E串接熔断器20，通过导线连接在电机驱动控制器5的正极输入端，电机驱动控制器5的负极输入端通过导线分别与电源一3、电源二2的负极连接。电机驱动控制器5的正极输出端连接电机驱动调速器6的一端，电机驱动调速器6的另一端连接驱动电机7的正极，驱动电机7的负极与电机驱动控制器5的负极输出端连接。

双刀双掷控制开关4的定触头F串接熔断器20，通过导线与车轮驱动控制器10的正极输入端连接，车轮驱动控制器10的负极输入端通过导线分别与电源一3、电源二2的负极连接。车轮驱动控制器10的正极输出端连接车轮驱动调速器11的一端，车轮驱动调速器11的另一端连接单刀双掷控制开关12的选择性触头a，单刀双掷控制开关12的定触头连接并联后的电机轮8的正极端。车轮驱动控制器10的负极输出端连接并联后的电机轮8的负极端。

双刀双掷控制开关4的定触头F串接熔断器20，通过导线与单刀双掷控制开关12的选择性触头b，单刀双掷控制开关12的定触头连接充电控制器9的正极输出端，充电控制器9的负极输出端通过导线分别与电源一3、电源二2的负极连接。充电控制器9的正极输入端通过导线连接断路识别自动连接器13的正极输出端，充电控制器9的负极输入端通过导线连接断路识别自动连接器13的负极输出端，断路识别自动连接器13的正极输入端连接串联后的电机轮8的正极端，断路识别自动连接器13的负极输入端连接并联后的电机轮8的负极端。单刀单掷开关15连接中间两个电机轮8的正、负极，断路识别自动连接器13控制单刀单掷开关15的断开、闭合。充电控制器逆变电源18的正极通过导线连接充电控制器9的逆变电路正极输入端，充电控制器逆变电源18的负极通过导线连接充电控制器9的逆变电路负极输入端。充电控制器9的充电电路正极输出端通过导线连接充电控制器逆变电源18的正极，充电控制器9的充电电路负极输出端通过导线连接充电控制器逆变电源18的负极。

双刀双掷控制开关4的定触头F串接熔断器20，通过导线与单刀双掷控制开关12的选择性触头b，单刀双掷控制开关12的定触头连接充电控制器9的正极输出端，充电控制器9的负极输出端通过导线分别与电源一3、电源二2的负极连接。充电控制器9的正极输入端通过导线连接并联后的电机轮8的正极端，充电控制器9的负极输入端通过导线连接并联后的电机轮8的负极端。充电控制器逆变电源18的正极通过导线连接充电控制器9的逆变电路正极输入端，充电控制器逆变电源18的负极通过导线连接充电控制器9的逆变电路负极输入端。充电控制器9的充电电路正极输出端通过导线连接充电控制器逆变电源18的正极，充电控制器9的充电电路负极输出端通过导线连接充电控制器逆变电源18的负极。

太阳能充电控制器17的正极输入端通过导线连接太阳能电池板16的正极，太阳能充电控制器17的负极输入端通过导线连接太阳能电池板16的负极。太阳能充电控制器17的正极输出端通过导线分别与电源一3、电源二2的正极连接，太阳能充电控制器17的负极输出端通过导线分别与电源一3、电源二2的负极连接。太阳能充电逆变电源19的正极通过导线连接太阳能充电控制器17的逆变电路正极输入端，太阳能充电逆变电源19的负极通过导线连接太阳能充电控制器17的逆变电路负极输入端。太阳能充电控制器17的正极输出端通过导线与太阳能充电逆变电源19的正极连接，太阳能充电控制器17的负极输出端通过导线与太阳能充电逆变电源19的负极连接。

双刀双掷控制开关4的定触头F串接熔断器20，通过导线与车载电器设备14正极总线连接，车载电器设备14的负极总线通过导线分别与电源一3、电源二2的负极连接。

充电器1的正极、负极输入端通过导线与交流电插座连接，充电器1的正极输出端通过导线分别与电源一3、电源二2的正极连接，充电器1的负极输出端通过导线分别与电源一3、电源二2的负极连接。

如图3所示，在车轮1的内侧粘贴磁铁做为转子2，定子固定轴承9上固定线圈为定子3，车轮轴10通过定子固定轴承9与底盘11连接，车轮轴通过定子固定轴承9和底盘11与差速器13连接，防水衬垫4位于内侧防水板5的内侧，内侧防水板5连接内侧防水板轴承8，内侧防水板轴承8套在定子固定轴承9的外侧，定子固定轴承9的外端通过金属连接制动器7，圆盘6固定在车轮轴10上，圆盘6部分位于制动器7的内部两片摩擦片之间。减震器12固定于车轮轴10与底盘11连接处。导线位于制动器7和定子固定轴承9的导线槽内，与定子3的两极连接。

Claims (4)

1.自发电蓄电电动汽车，包括底盘和车体，在车体的外壳外部安装太阳能电池板，在汽车底盘适当位置安装驱动电机，在汽车底盘的各个车轮轴上分别安装电机轮，在汽车底盘上固定电源一和电源二，各个电源的正极分别分成两支路连接在一个双刀双掷控制开关的四个选择性触头上，所述双刀双掷控制开关的一个定触头串接一个容断器通过导线与电机驱动控制器正极输入端连接，电机驱动控制器正极输出端通过导线与电机驱动调速器连接，电机驱动调速器的另一端通过导线与驱动电机的正极连接，驱动电机的负极通过导线与电机驱动控制器的负极输出端连接，电机驱动控制器的负极输入端通过导线分别与两个电源的负极连接；双刀双掷控制开关的另一个定触头串接一个容断器分成两支路，其中一支路通过导线与车轮驱动控制器正极输入端连接，另一支路通过导线与单刀控制开关的一个动触点连接；车轮驱动控制器的负极输入端通过导线分别与两组电源的负极连接，车轮驱动控制器的正极输出端通过导线与车轮驱动调速器的一端连接，车轮驱动控制器的负极输出端通过导线与电机轮的负极并联后的负极连接，车轮驱动控制器另一端通过导线与单刀双掷控制开关的另一个动触头连接，所述单刀双掷控制开关的定触头分成两支路，其中一支路通过导线与充电控制器的正极输出端连接，另一支路通过导线与电机轮的正极并联后的正极连接；电机轮的正、负极串联后的正极通过导线与断路识别自动连接器的一个接点连接，其余电机轮的正极通过导线分别与断路识别自动连接器的几个接点连接，所述断路识别自动连接器的正极输出端通过导线与充电控制器的正极输入端连接，断路识别自动连接器的负极输出端通过导线与充电控制器的负极输入端连接，断路识别自动连接器的负极输入端通过导线与并联后的电机轮的负极连接；单刀单掷开关连接中间两个电机轮的正、负极，断路识别自动连接器控制单刀单掷开关的断开、闭合；电机轮并联后的正极通过导线与充电控制器的正极输入端连接，并联后的负极通过导线与充电控制器的负极输入端连接；充电控制器逆变电源的正极通过导线与充电控制器的逆变电路正极输入端连接，充电控制器逆变电源的负极通过导线与充电控制器的逆变电路负极输入端连接；充电控制器的充电电路正极输出端通过导线连接充电控制器逆变电源的正极，充电控制器的充电电路负极输出端通过导线连接充电控制器逆变电源的负极；太阳能充电控制器的正极输入端通过导线与太阳能电池板的正极连接，太阳能充电控制器的负极输入端通过导线与太阳能电池板的负极连接；所述太阳能充电控制器的正极输出端通过导线与两电源的正极连接、负极输出端通过导线与两电源的负极连接；太阳能充电控制器逆变电源的正极通过导线与太阳能逆变电路正极输入端连接，太阳能充电控制器逆变电源的负极通过导线与太阳能逆变电路负极输入端连接；太阳能充电控制器的正极输出端通过导线与太阳能充电逆变电源的正极连接，太阳能充电控制器的负极输出端通过导线与太阳能充电逆变电源的负极连接；充电器的正极输出端通过导线与两电源的正极连接，充电器的负极输出端通过导线与两电源的负极连接，所述充电器的正、负极输入端与交流充电插口连接。

2.根据权利要求1所述的自发电蓄电电动汽车，其特征在于在车轮的内侧粘贴磁铁做为转子，定子固定轴承上固定线圈为定子，车轮轴通过定子固定轴承与底盘连接，车轮轴通过定子固定轴承和底盘与差速器连接，防水衬垫位于内侧防水板的内侧，内侧防水板连接内侧防水板轴承，内侧防水板轴承套在定子固定轴承的外侧，定子固定轴承的外端通过金属连接制动器，圆盘固定在车轮轴上，圆盘的一部分位于制动器内部的两片摩擦片之间，减震器固定于车轮轴与底盘连接处，导线位于制动器和定子固定轴承的导线槽内，与定子的两极连接。

3.根据权利要求1所述的自发电蓄电电动汽车，其特征在于充电控制器逆变电源为充电控制器在逆变需要时提供电能，充电控制器在充电控制器逆变电源电能消耗后为充电控制器逆变电源充电。

4.根据权利要求1所述的自发电蓄电电动汽车，其特征在于太阳能充电控制器逆变电源为太阳能充电控制器在逆变需要时提供电能，太阳能充电控制器在太阳能充电控制器逆变电源电能消耗后为太阳能充电控制器逆变电源充电。

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