CN101994664A - 一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，是将运动中的机器、或机动车等运动机车的刹车减速制动时其原有运动惯性所产生的动能转化为电能再进行利用的系统，是一种提供再生能源并且具有非常节能和环保的广阔市场前景的系统装置。其特征在于：其一，有运动机车自有的刹车减速制动装置；其二，有将运动机车惯性产生的动能转化为机械能的相联装置；其三，有将机械能转化成电能的发电装置；其四，有将发电装置所产生的电能进行充储再利用、或是直接利用的装置。

Description

一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统

技术领域

本发明涉及一种适合于将运动中的机器、或机动车等运动机车的刹车减速制动时其原有运动惯性所产生的动能转化为电能再进行利用的系统，尤其在环保、节能的广阔前景的用途上，是特别适用于油、电混合动力机动车，电动车及运动机械设备等使用的一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统。

背景技术

作为现代生活中越来越大量的运动机车、动力机械设备等，其大多数都是使用燃油、天然气、液化气、煤、还有植物油等作为动力燃料能源的，这些能源的使用产生了大量的废气，对空气产生了大量的污染，既消耗了大量能源资源，又产生了大量的环境和大气污染，这一问题已引起了世界各个国家的高度重视，因此全世界都在大力推广节能环保型的运动机车，倡导绿色世界、绿色产业。所以，世界各国各厂家也都在为此进行着不懈的努力，如现有技术正在逐步推广的油、电混合动力机车，电动车，电动机械等等，尽量使用电能这一清洁能源的方法加以代替或加以辅助，所有这一切，其宗旨都是为了满足人们的需求，在不改变现有运动机车性能或者更能提高运动机车性能的情况下使用节能和环保的动力这一更高的目标要求而努力的。

针对现代生活中的大量机动车等现工代运动工具的广泛使用，而在使用中对于这些运动中的机车、机械等，当需要让其运动的速度减慢或者将其运动停止时，都需要采用刹车减速制动装置用以减速或者直至使其停止运动，而在这一过程中，通过刹车的摩擦产生阻力达到减速或制动的目的，由于运动机车的运动是有惯性的，所以刹车减速或制动也是将其惯性运动阻止后才能完成的，而且机车的刹车系统的质量、磨损状态等还影响刹车减速制动的效果。所以这一刹车减速制动的过程产生了大量的由于运动惯性带来的无用功动能，特别是诸如运动机车在市区、人流量大的地方、转弯、下坡路等经常须要刹车减速或减速制动的场合，这一动能的无用功浪费巨大。

而现有技术方案中，运动机车、运动机械的刹车减速制动都是采用刹车装置的摩擦阻力来直接完成的，但均没有对运动机车、运动机械在刹车减速制动状态这一减速制动的过程中的，因其原有惯性所产生的动能进行转化和再利用的装置或技术方案的产生和出现；刹车减速制动时原有的运动机车的惯性运动所产生的动能都是白白浪费而成了无用功的，而且刹车减速制动过程还大量损耗了刹车系统装置的配件诸如刹车盘、片等。

有鉴于上述提倡节能环保在运动机车上使用的思想出发点和上述未有对运动机车、运动机械的刹车减速制动时惯性动能再利用的技术方案出现的现状，本发明人基于从事此类设计研究多年的经验，对运动机车、运动机械在刹车状态下对其原有运动惯性所产生的动能的转化再利用的技术方案上，积极加以研究创新，以期创设一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，使无用功转化成有用功，而且是转化成了节能环保的电能这一清洁能源后，再对电能进行转化为所需使用的动能，以达到了再利用、成为再生能源的目的，使这一无用功转化为节能环保的有用功更具有实用性，经过不断的研究、设计，并经反复试作和改进后，现在终于创设出确具新颖性、创造性和实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有运动机车、运动机械刹车减速制动时其原有惯性所产生的动能的浪费，而提供一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统。

本发明一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，是将运动中的机器、或机动车等运动机车的刹车减速制动时其原有运动惯性所产生的动能转化为电能再进行利用的系统，其特征在于：其一，有运动机车自有的刹车减速制动装置；其二，有将运动机车惯性产生的动能转化为机械能的相联装置；其三，有将机械能转化成电能的发电装置；其四，有将发电装置所产生的电能进行充储再利用、或是直接利用的装置。

其技术优势，也是本发明新颖性、创造性和实用性发明目的在于：

第一，首创性地提出了在运动机车、运动机械中增加一种对运动机车、运动机械刹车减速制动状态下对其原有惯性运动的动能转化为电能进行再利用的装置系统，因为刹车减速制动的目的是让运动机车、运动机械减速或停止，诸如机动车在人流量多的地方、交通信号灯多的地方、市区、弯道道路、下坡等须经常减速制动的状态中，所以其在刹车减速制动过程的状态中，其原有的运动惯性所产生的动能是一种无用功，采用本发明系统后可以把这部分无用功转化成有用功，而且是转化成了电能这一清洁能源，而将这种电能又可再用现代常规技术如电动机等，即可转化为动能，输出到机车、机械又可做为运行的动力，形成了一种再生能源的动力。这是本发明新颖性、创造性和实用性发明目的之一所在。

第二，本发明一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，可以在不改变原有运动机车、运动机械的刹车系统装置的基础上即可进行安装使用(只需增加将运动机车惯性产生的动能转化为机械能的相联装置，以及将机械能转化成电能的发电装置，和将发电装置所产生的电能进行充储再利用、或是直接利用的装置，以及在保证这些主要装置正常使用的诸如稳定电压、电流的调节器等配件装置)。这就为使用这一符合绿色产业政策、高效节能环保并提供了再生能源的创新装置系统提供了更易和更快捷的安装的可行，也就使其有更大的技术使用范围，向全世界大量采用燃料油的运动机车、运动机械推广使用，提供了技术支持。这是本发明新颖性、创造性和实用性发明目的之二所在。

第三，本发明一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，由于将无用功转化成了有用功，而且是对现代世界大量使用燃料机车来说，本发明系统的采用，将会把其刹车减速制动时浪费的惯性动能转化成了可再利用的电能，并将电能再可转化为动能利用，从而大量节约了燃料资源的消耗和大气污染的排放。而且在机车、机械刹车减速制动时，其转化原有惯性动能的发电装置是通过相联装置与机车、机械的动力轴相联的，所以在这一系统启动工作的同时，会产生负荷，从而又可以增加了对动力轴的制动力，也就是同时对刹车系统的刹车减速制动工作还可以提供辅助作用，更加增加了刹车制动的安全性有效性的效果，从而也会减少了原有机车的刹车减速制动系统装置配件诸如刹车盘、片的损耗，延长了这些易损件的使用寿命。这是本发明新颖性、创造性和实用性发明目的之三所在。

本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，其特征在于：在运动机车刹车信号发出时立即启动系统的相联装置与运动机车动力轴相联，并启动系统的发电装置、充储电装置。也就是说，当刹车信号发出时，运动机车本身的刹车装置自行执行这一刹车信号指令的刹车动作，而本发明系统的相联装置也第一时间接收到这种信号并开始迅速与运动机车的动力轴相联，从而使惯性转动的动力轴的动能由系统的发电装置转化成电能、并被充储电装置进行充储，以使其再可利用。

而与动力轴相联的装置的方式可以是将发电装置的转轴与运动机车或运动机械的动力轴通过齿轮或其它连接件方式直接相连处于同步转动状态，但在正常运转的情况下发电装置处于空转状态，即发电装置没有开启发电工作并且不产生负荷；而在接收到刹车信号时才由开关控制形成回路以使发电装置进入发电工作状态并且产生负荷。

与动力轴相联的装置的方式还可以是在接收到刹车信号开启系统工作时，通过控制方式将发电装置的转轴顶推至与运动机车或运动机械的动力轴的转动件连接，同时发电装置也形成回路，使发电装置进入发电工作状态并且产生负荷。

前述的一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，其特征在于：在将运动机车惯性产生的动能转化为机械能的相联装置中，设有在断开相联时可以控制延时时间的时间控制装置。这个延时装置的时间可以自行设定，主要是为了在多次的时间间隔较短的间歇性点刹车时，可不断开其相联的状态，即在设定的延时断开的时间以内的踩刹车或放开刹车时，相联装置都是处于相联状态，即系统的发电、充储电等功能照常工作，这样的目的是减少相联装置与运动机车、运动机械相联断开又相联的频率，以使其稳定，减少其损耗，只有当刹车松开到预定的时间后才真正断开系统的发电、充储电等工作，然后在下次刹车信号启动时又开始启动。

前述的一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，其特征在于：在发电装置和充储电装置的回路中有调节和稳定电压、电流的调节器装置，用以保证系统回路中的电流、电压的稳定。

综上所述，因为现有技术还没有这种技术方案的产生，而本发明又具有明显的优点和有益效果。是一种特别适于产业界广泛推广应用，具有巨大社会效益价值和经济效益价值的，并且是相当具有新颖性、创造性、实用性及进步性的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统实施例的在运动机车上安装使用的俯视剖平面示意图。

附图中的附图标记的解释如下：

1：表示刹车信号开关

2：表示感应器开关

3：表示电线

4：表示磁吸电机

5：表示直流发电机

6：表示磁吸电机顶出和回收的轴

7：表示发电机的转轴

8：表示独立安装并与运动机车动力轴上的齿轮相连的用以吸附发电机转轴的齿轮

9：表示安装在运动机车动力轴上的齿轮

18：表示运动机车动力轴上的齿轮与独立安装的用以吸附发电机转轴的齿轮的咬合相联处

10：表示充电器装置

11：表示运动机车的动力轴

12：表示运动机车的车轮

13：表示运动机车的传动齿轮箱

14：表示运动机车的传动轴

15：表示可用来充储和输出电能的蓄电池

16：表示电动机

17：表示电动机的可输出动力的转轴

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1所示，是本发明一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统实施例的在运动机车上安装使用的俯视剖平面示意图。从图可见，标号1表示刹车信号开关；标号2表示感应器开关，用以接收并发出刹车信号到磁吸电机使系统开始工作；标号3表示电路中的电线；标号4表示磁吸电机，其上有标号6表示的顶出和回收的轴；标号5表示直流发电机，用以将机械能转化为电能；标号7表示发电机的转轴；标号8表示独立安装并与运动机车动力轴上的齿轮相连的用以吸附发电机转轴的齿轮；标号9表示安装在运动机车动力轴上的齿轮；标号18表示运动机车动力轴上的齿轮与独立安装的用以吸附发电机转轴的齿轮的咬合相联状态，表示动力轴齿轮在转动时标号8所示的独立齿轮也是在同步转动，以使在需要时吸附发电机的标号7所示的转轴从而带动发电机运转；标号10表示充电器装置；标号11表示运动机车的动力轴；标号12表示运动机车的车轮；标号13表示运动机车的传动齿轮箱，内有齿轮将传动轴的动力传动到动力轴使动力轴转动从而使车轮转动行驶；标号14表示运动机车的传动轴；标号15表示可用来充储和输出电能的蓄电池；标号16表示将储存的电能转化成动能的电动机；标号17表示电动机可输出动力的转轴。

实施例：

本发明一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，其在运动机车上安装使用的实施例包括以下一些步骤：

(1)、准备一台油电混合动力机动车；

(2)、准备好并且按图1所示的方式安装好系统所需的装置及相关辅助所需的稳定和调节作用的配件和电器以及连接中所需的轴承等，以及控制发电机转轴与齿轮断开时间的延时器装置；

(3)、在机动车行驶过程中进行刹车时，首先是踩下刹车，标号1表示的刹车信号开关闭合，与其连接的标号2所示的感应器开关随即将刹车信号通过标号3所示的电线发出到标号4所示磁吸电机，然后与标号5所示发电机的转轴(标号7所示)前端盘片相连的磁吸电机的标号6所示顶出轴将发电机的转轴盘片，顶推到标号8所示的独立安装并与运动机车动力轴上的标号9所示的齿轮咬合相连(如标号18所示这两个齿轮相联处)保持和动力轴同步运转的齿轮盘面，而在此同时，与发电机相连的充储电回路也处于接通状态；

(4)、由于具有一定速度行驶的机动车在刹车时都是有一定惯性的，所以在刹车减速制动过程并未使机动车完全停止前，机动车还是在惯性的作用下行驶的，也就是其动力轴还是在惯性的作用下在运转的。这样在第(3)步骤状态时，发电机的转轴盘就开始随着由标号11所示动力轴上的标号9所示齿轮带动标号8所示齿轮进而带动了标号7所示的发电机的转轴的运转(在这一过程中，顶出轴6可以采取在标号7所示转轴的前端盘片上安装轴承或其它的方式相连，这样在标号7转轴运转过程中标号6所示的顶出轴可不用运转而只是轴承同步运转)，在发电机相连的充储电回路按正负极正常连接并处于接通状态下，发电机就开始了工作，从而就将刹车减速制动过程中因惯性产生的无用功的动能通过齿轮、转轴转化为机械能进而由发电机转化为电能，并通过标号3所示的电路电线和标号10所示的充电器，将标号5发电机所发出的电能充储到标号15所示的可用来充储和输出电能的蓄电池中；

(5)、当刹车信号解除时，即松开刹车，又继续行驶时，磁吸电机按安装在相联装置中的延时装置预先设定的延时时间的控制，在达到时间要求时又收回标号6所示的顶出轴，从而将连在一起的发电机的标号7所示的转轴撤离开标号8所示的齿轮，使发电系统断开。(安装延时装置的目的主要是为了在多次的时间间隔较短的间歇性点刹车时，可不断开其相联的状态，以减少相联装置与运动机车、运动机械相联断开又相联的频率，以使其稳定，减少其损耗。)机动车又继续保持其正常的行驶；

(6)、只要在行驶过程中，在刹车状态时，上述第(3)、(4)、(5)步骤在接收到相应信号时都进行动能转化为机械能再转化为电能并被充储后再利用的工作。

(7)、而当标号15所示的蓄电池在充储到一定的电量后，可通过调控装置自动或半自动地通过标号3所示的电线回路将电能输送到标号16所示的电动机，由其将电能转化成为动能，通过标号17所示的电动机的转轴输出动力到机动车，从而为机动车又可循环提供动力。

业内人士都知道，与动力轴相联的方式，可以是将发电机的转轴与运动机车或运动机械的动力轴通过齿轮或传动轴以及其它连接件方式直接相连并让其处于同步转动状态，在正常行驶运转的情况下(非刹车减速制动状态下)发电机装置处于空转状态，即发电机的发电回路不开通(例如其电线回路中的充电器开关控制为断开状态)，所以其没有开启发电工作并且不产生负荷；而在接收到刹车信号时才由开关控制形成回路以使发电装置进入发电工作状态并且产生负荷。

以上所述，仅是为了说明本发明的较佳优选实施例而已，然而其并非是对本发明的限制，任何熟悉本项技术的人员可能利用上述提示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，都可以按不同要求作出一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统。可见，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，是将运动中的机器、或机动车等运动机车的刹车减速制动时其原有运动惯性所产生的动能转化为电能再进行利用的系统，其特征在于：其一，有运动机车自有的刹车减速制动装置；其二，有将运动机车惯性产生的动能转化为机械能的相联装置；其三，有将机械能转化成电能的发电装置；其四，有将发电装置所产生的电能进行充储再利用、或是直接利用的装置。

2.根据权利要求1所述的一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，其特征在于：在运动机车刹车信号发出时立即启动系统的相联装置与运动机车动力轴相联，并启动系统的发电装置、充储电装置。

3.根据权利要求1所述的一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，其特征在于：其将运动机车惯性产生的动能转化为机械能的相联装置是发电装置的转轴与运动机车动力轴一直处于相联的同步运转状态，在发电装置系统接收到控制信号时才开始发电工作，而在未接收到控制信号时则处于空转状态。

4.根据权利要求1所述的一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，其特征在于：在将运动机车惯性产生的动能转化为机械能的相联装置中，设有在断开相联时可以控制延时时间的时间控制装置。

5.根据权利要求1所述的一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，其特征在于：将机械能转化成电能的发电装置可以是直流发电机，或者是交流发电机。

6.根据权利要求1所述的一种在制动时将原有惯性的动能转化为电能再利用的系统，其特征在于：在发电装置和充储电装置的回路中有调节和稳定电压、电流的调节器装置。