CN101704343A - 多能源电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多能源电动汽车，包括车辆本体，车辆本体的车底架上安装有后驱动桥，后驱动桥的差速器上设有前伸的万向传动轴，驾驶室内安装有车辆操控装置、刹车踏板，在车底架上安装有可由电源充电的蓄电池组，车辆表面安装有光能电池板，所述的光能电池板经光能充电电路与所述的蓄电池组电连接，在车底架上安装有与万向传动轴前端动力连接的行走电机，所述的行走电机经由电机控制器与所述的蓄电池组电连接并由车辆操控装置控制。由于本发明的蓄电池组可以由车辆自身补充充电，其续航能力强，节能、环保，行驶费用低，适用于在城市道路上行驶的轿车、微型车上使用。

Description

多能源电动汽车
技术领域
本发明涉及一种电动汽车，尤其是一种能充分利用光能及风力、车辆制动作为能源的电动汽车。
背景技术
汽车作为交通工具已越来越普及，但传统的内燃机汽车由于污染环境，促使人们研发清洁汽车，电动汽车应运而生。现有的电动汽车主要以蓄电池作为动力源，通过市电电网对蓄电池充电，由蓄电池给行走电机供电从而驱动车辆行驶，这种电动汽车由于受蓄电池容量、体积的制约，电动汽车的续航能力有限，使电动汽车的使用与发展受到影响。另一种电动汽车使用蓄电池作为动力源，辅以内燃机对蓄电池充电，以增加电动汽车的续航能力，但这种电动汽车同样存在污染环境的问题，并且能量损失较大，蓄电池的使用寿命降低。还有一种电动汽车，主要以蓄电池作为动力源，辅以太阳能补偿给车辆音响、灯光等辅助供电，由于这种电动汽车其太阳能不是对蓄电池辅助充电，同样难以提高电动汽车的续航能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种续航能力强，节能、环保，行驶费用低的多能源电动汽车。
为解决上述技术问题，本发明包括车辆本体，车辆本体的车底架上安装有后驱动桥，后驱动桥的差速器上设有前伸的万向传动轴，驾驶室内安装有车辆操控装置、刹车踏板，其结构特点是在车底架上安装有可由电源充电的蓄电池组，车辆表面安装有光能电池板，所述的光能电池板经光能充电电路与所述的蓄电池组电连接，在车底架上安装有与万向传动轴前端动力连接的行走电机，所述的行走电机经由电机控制器与所述的蓄电池组电连接并由车辆操控装置控制。
在车底架上安装有制动发电机，所述的制动发电机经由刹车踏板控制的离合装置与所述的万向传动轴前端动力连接，所述的制动发电机经制动充电电路与所述的蓄电池组电连接。
所述的离合装置包括装在车底架上的动力输入轴和动力输出轴，动力输入轴和动力输出轴通过电磁离合器相连接，电磁离合器由刹车踏板控制，动力输入轴的另一端与所述的万向传动轴的前端动力连接，动力输出轴的另一端与所述的制动发电机动力连接；所述的动力输出轴由前半轴与后半轴构成，前半轴与后半轴之间由储能装置连接在一起；所述的储能装置包括连接在后半轴轴端上的卷簧壳，卷簧壳内装有卷簧，卷簧外端固接在卷簧壳内壁上，卷簧内端固接在伸入卷簧壳内的前半轴上。
车辆本体前部安装有风力发电装置，所述的风力发电装置经风力充电电路与所述的蓄电池组电连接，所述的风力发电装置由风力发电机和与风力发电机动力连接的叶轮组成；车辆本体的前部设有引风口，所述的叶轮设置在引风口后部，叶轮后部与大气相通。
所述的蓄电池组至少分为两组，其中一组作为工作电池组，另外的蓄电池组为充电电池组。在驾驶室内设有切换开关，该切换开关能使所述的两组蓄电池组中的一组蓄电池组作为工作电池组向行走电机供电，而另一组蓄电池组作为充电电池组。
所述的光能充电电路包括检测光能电池板电源输出端电压高低的测压电路和控制光能电池板电源输出端通断的切换电路，切换电路的工作状态由测压电路控制；所述的制动充电电路包括与制动发电机输出端电连接的整流电路，整流电路的输出端通过制动充电开关与蓄电池组构成电连接；所述的风力充电电路包括与风力发电机输出端电连接的整流电路，整流电路的输出端通过风力充电开关与蓄电池组构成电连接。
采用上述结构后，由于在车底架上安装有可由电源充电的蓄电池组，车辆表面安装有光能电池板，光能电池板经光能充电电路与蓄电池组电连接，使蓄电池组的电量在正常天气条件下得到源源不断的补充，提高了电动汽车的续航能力，而且由于蓄电池组的电量补充主要来自光能电池板，因此节能、环保，行驶费用低。而在车底架上安装有制动发电机，制动发电机经由刹车踏板控制的离合装置与万向传动轴前端动力连接，制动发电机经制动充电电路与蓄电池组电连接，将车辆行驶过程中因制动产生的能量转化成电能并储存在蓄电池组中，进一步提高了电动汽车的续航能力，节能、环保效果更好，行驶费用更低。而在车辆本体前部安装有风力发电机，风力发电机经风力充电电路与蓄电池组电连接，将车辆行驶过程中产生的风力转化成电能并储存在蓄电池组中，更进一步提高了电动汽车的续航能力，节能、环保效果进一步提高，行驶费用更低。而蓄电池组至少分为两组，其中一组作为工作电池组，另外的蓄电池组为充电电池组，通过切换开关使两组蓄电池组交替工作，交替充电，既提高了电动汽车的续航能力，又延长了蓄电池组的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的传动结构示意图；
图3为本发明制动离合装置的结构示意图；
图4为发明的电气原理图。
具体实施方式
参照附图，该多能源电动汽车包括车辆本体，车辆本体的车底架上安装有后驱动桥，后驱动桥的差速器5上设有前伸的万向传动轴11，驾驶室内安装有车辆操控装置、刹车踏板25，车辆操控装置包括行驶操纵杆2、方向机3、仪表台及加速踏板等，仪表台上设有仪表，方向机3上设有电源锁，电源锁为控制电机控制器工作的供电开关，该多能源电动汽车的制动系统、灯光转向均采用现有公知的系统。在车底架上安装有可由电源充电的蓄电池组4，蓄电池组4至少分为两组，以增加蓄电池组的蓄电容量及使用寿命，本实施例中为两组，其中一组作为工作电池组，另一组蓄电池组为充电电池组，在驾驶室内设有切换开关，该切换开关能使所述的两组蓄电池组中的一组蓄电池组作为工作电池组向行走电机供电，而另一组蓄电池组作为充电电池组，两组蓄电池组一组放置在车前部，另一组放置在车后部，以平衡车体重量。
在车辆表面安装有光能电池板1，光能电池板1一般安装在车顶棚外表面和车前盖外表面上，光能电池板1经光能充电电路与充电蓄电池组4电连接，在车底架上安装有与万向传动轴11前端动力连接的行走电机8，本实施例中行走电机8电机轴上安装有主动齿轮6，万向传动轴11上安装有与主动齿轮6啮合的从动齿轮12，当然在行走电机8与万向传动轴11之间还可以设置变速箱，其转动效果更好。行走电机8安装在车底架上，万向传动轴11与车底架之间设有支撑万向传动轴11的支撑装置，该支撑装置可以是轴承座。行走电机8经由电机控制器与工作蓄电池组4电连接并由车辆操控装置控制，电机控制器为公知结构，本实施例中的电机控制器选用浙江优耐特电机制造有限公司生产的BLTC600-12型，电机控制器由行驶操纵杆2、加速踏板控制其工作。
在车底架上安装有制动发电机9，制动发电机9经由刹车踏板25控制的离合装置与万向传动轴11前端动力连接，本实施例中，离合装置包括通过轴承座31转动连接在车底架上的动力输入轴27和动力输出轴30，动力输入轴27和动力输出轴30通过电磁离合器14相连接，电磁离合器14的结构、电磁离合器14与动力输入轴27和动力输出轴30的连接结构均为公知技术。电磁离合器14的工作由刹车踏板25经与电磁离合器14电连接的行程开关26的控制，行程开关26设在刹车踏板25侧部，电磁离合器14、行程开关26与蓄电池组4电连接，动力输入轴27通过固接在其另一端的从动齿轮13与固接在万向传动轴11前端的主动齿轮7的啮合实现与万向传动轴11的动力连接。动力输出轴30由前半轴28与后半轴29构成，前半轴28与后半轴29之间由储能装置连接在一起，该储能装置包括连接在后半轴29轴端上的卷簧壳15，卷簧壳15内装有卷簧32，卷簧32外端固接在卷簧壳15内壁上，卷簧32内端固接在伸入卷簧壳15内的前半轴28上，后半轴29的另一端固接有主动带轮10，制动发电机9输入轴固接有从动带轮17，主动带轮10与从动带轮17通过皮带16动力连接，当然后半轴29与制动发电机9还可以采用齿轮或链轮、链条的传动方式，制动发电机9经制动充电电路与充电蓄电池组4电连接。
在车辆本体前部安装有风力发电装置，风力发电装置经风力充电电路与蓄电池组4电连接，风力发电装置由风力发电机24和与风力发电机24动力连接的叶轮20组成。本实施例中叶轮20为两个，并排位于车辆本体前部，两个叶轮20分别固接在两根转动连接在车底架上的叶轮轴18的前端，两根叶轮轴18的后端分别固接有主动链轮21，风力发电机24输入轴上安装有与前述两个链轮对应的从动链轮23，两主动链轮21与从动链轮23由链条22动力连接，当然，叶轮20与风力发电机可以采用皮带与皮带轮的传动方式实现动力连接。在车辆本体的前部设有引风口19，该引风口19可以是栅格结构，也可以是百叶结构，前述的叶轮20设置在引风口19后部，叶轮后部与大气相通，即电动汽车前部车前盖下方为敞开式，车前盖与前挡风玻璃之间亦设有出风口。
图4所示为本发明的电气原理图，该多能源电动汽车的供电电源由蓄电池组4向行走电机8供给，为了提高行走电机8的控制可靠性，蓄电池组4通过电机控制器KZ向行走电机8供电.电机控制器KZ的输出端与行走电机8电连接，电机控制器KZ的控制端包括供电开关GD、复位按钮FW、滑动变阻器RP1和换档开关HD，其中，供电开关GD控制电机控制器KZ的工作状态，供电开关GD按下时，电机控制器KZ处于通电工作状态，供电开关GD未被按下时，电机控制器KZ处于失电停止状态.换档开关HD由驾驶室内的行驶操纵杆2控制，换挡开关HD为单刀三位开关，当行驶操纵杆2控制换档开关HD处于前进档位时，电机控制器KZ控制行走电机8正转，该多能源电动汽车向前行驶；当行驶操纵杆2控制换档开关HD处于空档位时，电机控制器KZ停止向行走电机8供电，行走电机8静止，该多能源电动汽车静止；当行驶操纵杆2控制换档开关HD处于倒退档位时，电机控制器KZ控制行走电机8反转，该多能源电动汽车开始倒车.滑动变阻器RP1与驾驶室内的加速踏板相对应，当加速踏板被踩踏程度增加时，电机控制器KZ控制行走电机8加速运行，反之减速运行，当加速踏板未被踩踏时，行走电机8停止转动；复位按钮FW的主要作用是对电机控制器KZ进行重启.
蓄电池组4包括工作电池组A和充电电池组B，工作电池组A和充电电池组B中的任何一组，既可以作为工作电池向行走电机8供电，也可以作为备用电池或来使用，当其中一组电池组处于工作状态时，另一组电池组处于备用或充电状态。两组电池组工作状态的切换由设置在驾驶室里的切换开关2QS来实现，切换开关2QS为四触点联动开关，切换开关2QS的触点02和触点03为常闭触点，切换开关2QS的触点01和触点04为常开触点。常开触点01与继电器KA1的线圈串联，控制继电器KA1的供电状态，最终控制的是工作电池组A是否向电机控制器KZ供电；常闭触点02与继电器KA2的线圈串联，控制继电器KA2的供电状态，最终控制的是工作电池组B是否向电机控制器KZ供电；常闭触点03串接在工作电池组A的充电电路中，控制工作电池组A的充电状态；常开触点04串接在充电电池组B的充电电路中，控制充电电池组B的充电状态。当按下总电源开关1QS和切换开关2QS时，常闭触点02和常闭触点03断开，常开触点01和常开触点04闭合，继电器KA1的线圈经总电源开关1QS和常开触点01与工作电池组A构成供电回路，继电器KA1得电，其常开触点KA-1闭合，工作电池组A向电机控制器KZ的供电通路被接通。此时，按下驾驶室内的供电开关GD，电机控制器KZ将处于得电工作状态，然后扳动行驶操纵杆2，使换档开关HD处于前进或倒退档位，最后踩踏加速踏板，电机控制器KZ即控制行走电机8正转或反转，该多能源电动汽车也就向前行驶或向后倒车。上述过程中，工作电池组A处于工作状态，而充电电池组B因为切换开关2QS常开触点04的闭合而与充电电路处于接通状态。所述充电电路包括与光能电池板1电连接的光能充电电路、与风力发电机24电连接的风力充电电路，还包括与制动发电机9电连接的制动充电电路。
光能充电电路包括并联在光能电池板1电源输出端的测压电路和由测压电路控制的切换电路，测压电路包括依次串接在一起的滑动变阻器RP2、电阻R1和电阻R2，切换电路包括三极管VT和继电器KA3，继电器KA3线圈的一端与三极管VT的集电极电连接，三极管VT的发射极与光能电池板1负极电连接，继电器KA3线圈的另一端与光能电池板1正极电连接，三极管VT的基极与电阻R1和电阻R2的串接点电连接，继电器KA3的常闭触点KA-3串接在光能电池板1向蓄电池组4充电的通路中，常闭触点KA-3的两端并联有光能充电开关Q2.在太阳光充足的情况下，当光能充电开关Q2按下时，光能电池板1向充电电池组B充电电路被接通，如果此时充电电池组B电量不足，则测压电路中电阻R1和R2串接点的分压值较低，不足以触发三极管VT，继电器KA3不得电，继电器KA3的常闭触点KA-3处于闭合状态，光能电池板1开始向充电电池组B充电，随着充电时间的不断增加，充电电池组B内电量越来越多，充电电池组B的电压越来越高，当充电电池组B电量充满时，测压电路中电阻R1和R2串接点的分压值将达到一个较大的数值，该分压值触发三极管VT导通，继电器KA3得电导通，继电器KA3的常闭触点KA-3将断开，光能电池板1向充电电池组B充电的通路被切断，充电过程结束.因此光能充电电路具有充满自动断电的功能，无论外界阳光多么充足，光能电池板1接收阳光多长时间，充电电池组被充满电后将自动切断充电电路，非常方便.
当光能充电开关Q2按下时，如果充电电池组B电量充足，则光能充电开关Q2闭合时，测压电路两端的电压依然是高电压，测压电路中电阻R1和R2串接点的分压值依然是一个较大的数值，该分压值触发三极管VT导通，继电器KA3得电导通，继电器KA3的常闭触点KA-3将断开，光能电池板1将不对充电电池组B充电。在太阳光不足的情况下，测压电路中电阻R1和R2串接点的分压值较低，不足以触发三极管VT，继电器KA3不得电，继电器KA3的常闭触点KA-3处于闭合状态，此时，若按下光能充电开关Q2，测压电路两端依然是低电压，继电器KA3的常闭触点KA-3处于闭合状态，如果此时处于充电连接状态的电池组电量充足的话，该电池组将对光能电池板1进行反充电，并对光能电池板1造成损害。为了避免这种情况，在光能电池板1的正极输出端串接有二极管D14，利用二极管D14的单向导电性对光能电池板1进行保护。为了防止继电器KA3线圈得电时电流过大，在继电器KA3线圈的两端并联有稳压管D13，提高了光能充电电路的整体可靠性。
风力充电电路包括由二极管D1-D6组成的整流电路，整流电路的输出端通过风力充电开关Q1与蓄电池组构成充电通路。当该多能源电动汽车在行驶过程中，风力发电机24会随汽车的前行而转动发电，此时只需按下风力充电开关Q1，风力发电机24发出的电能经整流后便充到与之电连接的蓄电池组里，实现了能源的回收。当没有风或不需要收集风力发电机24发出的电能时，只需将风力充电开关Q1关断即可，非常方便。为了能实时检测风力发电机24充到蓄电池组里的电量，在整流电路的输出端串接有电流表A1，电流表A1安装在驾驶室内。
制动充电电路包括由二极管D7-D12组成的整流电路，整流电路的输出端通过制动充电开关Q3与蓄电池组构成充电通路，该整流电路的输出端串联有电流表A3，以便于观察充电量的大小。其工作原理和操作过程与风力充电电路类似，在此不在细述。
当只按下总电源开关1QS，而不按下切换开关2QS时，继电器KA2通过总电源开关1QS和切换开关2QS的常闭触点02与工作电池组A构成供电回路，继电器KA2得电，其常开触点KA-2闭合，充电电池组B向电机控制器KZ供电的通路被接通，其后续控制过程与工作电池组A向电机控制器KZ供电时的操作过程相同，在此不再细述，此时充电电池组B处于工作状态，而工作电池组A处于备用或充电状态。为了限制流过继电器KA1或KA2线圈的电流过大，在其供电通路中串接有熔断器FU。在电机控制器KZ的电源输入端并联有电压表V1，并串接有电流表A0，电压表V1和电流表A0安装在驾驶室内，可以很方便地实时监测处于工作状态电池组的电量情况，如果该组电池组不满足实际应用时，只需按下切换开关2QS，切换到另一组电池组供电即可，非常方便。
工作电池组A和充电电池组B都可通过市面上销售的充电器进行市电充电，充电器的结构和工作原理属于公知技术，在此不再细述。

Claims (12)

1.一种多能源电动汽车，包括车辆本体，车辆本体的车底架上安装有后驱动桥，后驱动桥的差速器(5)上设有前伸的万向传动轴(11)，驾驶室内安装有车辆操控装置、刹车踏板(25)，其特征是在车底架上安装有可由电源充电的蓄电池组(4)，车辆表面安装有光能电池板(1)，所述的光能电池板(1)经光能充电电路与所述的蓄电池组(4)电连接，在车底架上安装有与万向传动轴(11)前端动力连接的行走电机(8)，所述的行走电机(8)经由电机控制器与所述的蓄电池组(4)电连接并由车辆操控装置控制。
2.根据权利要求1所述的多能源电动汽车，其特征是在车底架上安装有制动发电机(9)，所述的制动发电机(9)经由刹车踏板(25)控制的离合装置与所述的万向传动轴(11)前端动力连接，所述的制动发电机(9)经制动充电电路与所述的蓄电池组(4)电连接。
3.根据权利要求2所述的多能源电动汽车，其特征是所述的离合装置包括安装在车底架上的动力输入轴(27)和动力输出轴(30)，动力输入轴(27)和动力输出轴(30)通过电磁离合器(14)相连接，电磁离合器(14)由刹车踏板(25)控制，动力输入轴(27)的另一端与所述的万向传动轴(11)的前端动力连接，动力输出轴(30)的另一端与所述的制动发电机(9)动力连接。
4.根据权利要求3所述的多能源电动汽车，其特征是所述的动力输出轴(30)由前半轴(28)与后半轴(29)构成，前半轴(28)与后半轴(29)之间由储能装置连接在一起。
5.根据权利要求4所述的多能源电动汽车，其特征是所述的储能装置包括连接在后半轴(29)轴端上的卷簧壳(15)，卷簧壳(15)内装有卷簧(32)，卷簧(32)外端固接在卷簧壳(15)内壁上，卷簧(32)内端固接在伸入卷簧壳(15)内的前半轴(28)上。
6.根据权利要求2所述的多能源电动汽车，其特征是所述的制动充电电路包括与制动发电机(9)输出端电连接的整流电路，整流电路的输出端通过制动充电开关Q3与蓄电池组(4)构成电连接。
7.根据权利要求1所述的多能源电动汽车，其特征是所述的光能充电电路包括检测光能电池板(1)电源输出端电压高低的测压电路和控制光能电池板(1)电源输出端通断的切换电路，切换电路的工作状态由测压电路控制。
8.根据权利要求1或2所述的多能源电动汽车，其特征是在车辆本体前部安装有风力发电装置，所述的风力发电装置经风力充电电路与所述的蓄电池组(4)电连接，所述的风力发电装置由风力发电机(24)和与风力发电机(24)动力连接的叶轮(20)组成。
9.根据权利要求8所述的多能源电动汽车，其特征是在车辆本体的前部设有引风口(19)，所述的叶轮(20)设置在引风口(19)后部，叶轮(20)后部与大气相通。
10.根据权利要求8所述的多能源电动汽车，其特征是所述的风力充电电路包括与风力发电机(24)输出端电连接的整流电路，整流电路的输出端通过风力充电开关Q1与蓄电池组(4)构成电连接。
11.根据权利要求8所述的多能源电动汽车，其特征是所述的蓄电池组(4)至少分为两组，其中一组作为工作电池组，另外的蓄电池组为充电电池组；在驾驶室内设有切换开关，该切换开关能使所述的两组蓄电池组中的一组蓄电池组作为工作电池组向行走电机供电，而另一组蓄电池组作为充电电池组。
12.根据权利要求1至7任一项所述的多能源电动汽车，其特征是所述的蓄电池组(4)至少分为两组，其中一组作为工作电池组，另外的蓄电池组为充电电池组；在驾驶室内设有切换开关，该切换开关能使所述的两组蓄电池组中的一组蓄电池组作为工作电池组向行走电机供电，而另一组蓄电池组作为充电电池组.
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