CN102003356A - 电动车重力发电机 - Google Patents

Abstract

电动车重力发电机以供电为主、充电为辅，此项系统发明可有效的解决长期困扰电动车或电动小轿车等运输车辆在行使中电能补济根本问题，能量的转换效率高、功率大，极大的提高了续航能力。在使用过程中(根据能量守恒定律，总能量＝有用能量+消耗能量；重力能量和驱动力能量是两个不同方向的能量)，能量的聚集量与车身自重、载重、行使速度和路况平整度成正比。车轮重力聚能器是重力能量聚集的主要部件，电动车重力发电机系统设计方案框图见图1。重力聚能器加上电动辅助制液压组合可实现纯液压驱动车，能有效的解决不与工程机械争燃油能源的局面。

Description

电动车重力发电机 

技术领域

电动车重力发电机，此项系统首次使用重力能源利用液压技术，在电动车或电动小轿车自发电领域，系统是以供电为主、充电为辅，可有效的解决长期困扰电动车或电动小轿车等运输车辆在行使中电能补济根本问题。在此发电系统中，车轮重力聚能器是主要能量聚集部件是这次发明技术的核心。 

背景技术

随着人类社会的发展，地球上煤炭、石油、天然气等地下资源正面临着枯竭的危险，(在开采活动中各种矿难事故的发生无不触目惊心)同时严重的环境污染也已成为威胁人类生存的主要问题，为了解决这突出问题就必须大力开发“绿色”新能源。而社会发展最突出的污染问题，就是车辆尾气排放，解决好尾气排放就必须大力发展纯环保车辆——电动车。 

纯电动车的环保性是不用质疑的，电动车虽然经济、环保，但是也有致命弱点电池寿命短。新蓄电池使用1年左右、即使不报废、里程也要减半大打折扣，而且更换一组48V10AH电池也要700大元。充电时间长、骑行1-2小时左右电就耗尽，需要停车充电6-8小时，如果快速充电，蓄电池极易报废，造成二次污染。行驶里程短，只有30-50Km，去远一点，就回不来。这种应付日常上下班都会让人提心吊胆、担心随时没电的电动车，显然无法得到普及。因此纯电动车的发展必须依赖于电池技术的进步以及配套设施的完善。以目前电池技术的发展看，短期内要想达到与燃油接近的储能率或越野性能还很难，尽管现在许多厂商号称已经推出续航里程可以达到100Km(甚至更远)的电动车，但这种理性状态下的数据是没有太多参考性的。按照这样的理想状态，大多数燃油轿车的续航里程可以轻松突破1000Km。也就是说纯电动车目前续航能力仅相当于普通燃油车的十分之一。面对此数据电动车应怎样配置才能与燃油车媲美呢？为此人们在做不懈努力。 

通过参阅大量的有关解决电动车自发电资料或发明专利，如：有的利用车辆在行使中的逆风风能发电或下坡惯性发电、利用振动能量机械传动变速发电、震动直线型发电机、电机带动液压泵产生液压流发电、还有利用太阳能电池充电等等。根据能量守恒定律，总能量＝有用能量+消耗能量；但都存在一个共同的缺陷，那就是转换功率小或效率低(消耗自身能源或能量回收利用)，不能解决车辆在行使中，电能消耗的补济根本问题。 

发明内容：

为了解决上述问题于是我们想到了一种取之不尽用之不竭的新能源，那就是重力能源。重力势能产生的重力垂直与车辆驱动能量产生的运动方向，是两个相互垂直不同方向的能量，重力能量是重力势能和动能相互转换一种振荡现象，它无处不在是一种清洁、可再生的绿色能源。在此系统中是将重力能量转换成电能、不断补济消耗的电能。其基本原理，根据农村人工使用的治虫喷雾器，利用液压技术、发电机技术和电子技术有机的结合起来，而形成此发电系统。也就是将喷雾器、人的臂膀上下往返压力改为电动车或电动轿车重力减震压力和不断碾压均匀分布在车轮上的柱塞泵组，通过能量传递介质抗磨液压油而形成持续的高压脉冲液压流、驱动液压驱动器(液压马达)拖动永磁发电机发电而实现能量转换。 

重力聚能器是前、后震动聚能器和车轮重力聚能器的总称，车轮重力聚能器是主要能量聚集部件。为了更进一步说明发电机液压系统给出了液压原理图见图1。它们之间的结构、相互关系见图2。重力能量的吸收转换首先通过能量传递介质(46#抗磨液压油)依靠车轮重力聚能器(一)、两只前震动聚能器(二)和两只后震动聚能器(三)各单向阀、吸油口通过吸油管道(六)相互并联与液压储油箱(五)中各过滤器相联结、各聚能器在重力的作用下形成高压脉冲液压油流，各路高压脉冲液压油通过各止回阀排油管并联联结汇聚到液压储能器(四)中，通过溢流阀(七)进行恒压消除液压脉动，然后根据发电机转速或负载，通过普通调速阀(八)实现无极变速，推动液压驱动器(九)拖动永磁发电机发电(十)，供给电池组(十一)和电动车或电动小轿车等运输车辆实现能量转换。采用这样的液压闭环系统结构，减去了结构复杂的机械变速箱，控速方便减少机械磨损提高重力能量的吸收或利用效率。 

附图说明

为了便于文献的编辑或说明，将工程图DZYF500N.YA、DZYF500N、DZYF500N.13、DZYF500N7、DZYF500N.12剪切后分别依次命名为图1、图2、图3、图4、图5。 

图1是电动车重力发电机系统液压原理图。 

图2是电动车重力发电机系统结构总装配图。 

图3是电动车重力发电机系统前震动聚能器结构剖视图。 

图4是电动车重力发电机系统后震动聚能器结构剖视图。 

图5是电动车重力发电机系统车轮聚能器组合结构剖视图。 

具体实施方式

由于重力能量的变化受电动车载重、车速或地理路况的不同，变化范围很大，使得发电机的输出电压在很大范围内波动。因此，这种离网型发电机往往不能直接与负载相连，而是通过液压储能器稳定液压驱动器转速和一个可控的整流自动稳压器，使发电机同时给负载和蓄 电池供电。具体实施中以电动自行车为基础，设计改制了一台样机。最初利用前、后减震改用震动聚能器见图3、图4，其输入功率和为≤2KW，发电机输出功率≥500W/60V。 

电动车装载实验中，路况允许电动车适宜行使速度为25km/h前、后震动聚能器所产生的系统压力2MPa时，几何液压排量和在21～29L/min，能达到设计要求系统能正常发电。在路况好或平坦如镜的路面，电动车行速为40km/h前、后震动聚能器所产生的系统压力2MPa时，几何液压排量和在5～10L/min，系统发电不正常。 

通过实验此类电动车只适合农村山地道路，而城镇使用就没什么使用价值了。为了解决这一缺陷，怎样做或设计才能解决既适合广大农村、海岛、牧区又适合城镇人们喜爱的上下班或休闲代步工具呢？大家知道车轮与地面的接触是车载重力的作用点也是重力能量的集聚点，相对车辆行使的驱动能量来说能量具大。我们能否利用这一能量作用点将其为我所用呢？事实上是可以的。 

通过以上所述有利条件，为了弥补此类电动车不适合城镇使用这一缺陷，设计了一套车轮重力聚能器组，这一技术的诞生克服了受使用自然环境影响的缺陷。车轮重力聚能器组设计见图5(根据车载使用功率可将所有的车轮设计成重力聚能器组)可以广泛用于各种电动运输车辆作为液压源，吸收实现重力能量的转换。 

重力聚能器组安装在前轮上，基本原理利用电动车的载重在行使过程中，不断碾压均匀分布在车轮上的轴向柱塞泵吸、排油，产生持续高压脉冲液压油流。(车轮重力聚能器无实物，部分设计功能因制作工艺的局限尚未启用)车轮重力聚能器结构组成见图5，它具有原车轮特性外，还具有重力聚能的特性。基本组成由均匀分布安装孔橡胶外胎(2)和可充气均匀分布带有柱状防护安装孔套橡胶内胎(3)，以及带有均匀分布液压柱塞泵的车轮(5)，车轮上的液压柱塞泵柱塞杆(12)穿过一一对应内外胎安装孔，并用螺母(1)固定并加有防护盖。内外胎还具有弹簧的作用，车轮在运动时，在重力的作用下不断的碾压均匀分布在车轮上的液压柱塞泵(13)，柱塞受碾压时为排油，不受碾压时，由于内外轮胎的作用带动柱塞杆回程而吸油，这样就形成吸排油过程，在高压止回阀(30)的控制下形成高压脉冲液压流。各柱塞泵所产生的液压流通过各自的高压排油管(29)汇聚到车毂中的一端汇流槽，通过单端空心车轴(22)向液压系统供油。各柱塞泵吸油时，通过空心车轴(22)另一单端向对应车毂一端分流槽供油而分向各自的柱塞泵吸油管(15)，通过吸油单向阀(14)进入柱塞泵无杆腔而形成吸油过程，(也就是车毂中心有互不相干的汇流槽和分流槽，空心车轴有互不相通的排油口和吸油口)重力聚能器组各部件详细名称、特性或代号以及标准见明细表1。 

明细表1 

前轮重力聚能器组液压几何排量和，于电动车行使速度、路况、轮胎充气压力有着密切关。要求电动车载重轮胎于路面接触面，轮胎凹陷1-2cm为适宜(以现场调试为准)，在电动自行车设计中行使速度在30Km/h时，要求柱塞泵组液压几何排量和应在25L/min-35L/min系统压力≥2MPa；考虑环境恶劣，还要求设计安全可靠性高，能防雨雪、防沙尘、防强振。 

系统的设计数据参照下列表2公式计算。 

表2 

2009年6月28日 

结束语 

我国地理复杂，人口众多居住分散交通十分不便，对电网涉及不到的地区以及一些特殊地区，如：牧区、林区、海岛及边防哨所，仍然需要大量的离网型发电机来弥补大电网的不足，更谈不上使用电动车作为交通工具了。 

本电动车重力发电机的问世，具有划时代意义。该电动车重力发电机系统采用铰接快速安装接头，使得维护快结方便，重力发电机组使用液压驱动系统驱动钕铁硼永磁励磁发电，省去了机械变速箱和发电机电刷和集电环，减少了机械磨损降低了噪音和维护，提高了可靠性；发电机的额定转速低，由驱动器直接与发电机耦合驱动，使发电机结构简化，装置重量减轻(重量轻20Kg左右)。造价降低，发电机的效率较高功率大，起动阻力矩较小，在较小速度时易于起动，改善重力发电机的低速发电性能，提高了重力能量的利用率。 

电动车重力发电机具有自动控制充电电流的功能，蓄电池充电后即自动关闭，无需看管。若将蓄电池正负线接错或短路，能自动保护，安全可靠。发电机还能在蓄电池充电饱和状态下，提供一维护性充电电流，这对于常用但要求能随时启用的蓄电池更为适合。大大的提高了电动车的续航能力并超过燃油车。从理论上讲电动车的续航能力与电池组使用寿命息息相关，在长期充电饱和状态下可达3-5年，在此使用期间无须外围充电，还可将饱和蓄电池通过建立电动车或电动小轿车售电站的形式向电网销售电量。 

希望通过这次设计实验能够起到抛砖引玉、集思广益的作用，同时也希望引起各界有志之士，在重力新能源领域中，共同开发或研讨。推动中国电动车或电动2010年5月15日小轿车蓬勃发展，成为中国的新型自主产业走向世界，为中国知识产权、经济复兴和环境事业做贡献造福人类。 

Claims (5)

1.电动车重力发电机，此项系统重要特征，首次使用重力能源，通过重力聚能量器、传递介质用于电动车、电动小轿车或电动运输车辆离网型自发电领域。

2.根据权利要求1所述，重力能量的吸收转换其特征，应用了液压技术，其结构特征在于首先通过能量传递介质(46#抗磨液压油)依靠车轮重力聚能器(一)、前震动聚能器(二)和后震动聚能器(三)各自单向阀、吸油口通过吸油管道相互并联(六)与液压储油箱(五)中各过滤网联结、各路聚能器通过各止回阀排油高压油管并联联结于液压储能器(四)，溢流阀(七)、普通调速阀(八)串联安装在液压储能器(四)上，恒压油管、普通调速阀(八)串联与液压驱动器(九)之间，液压驱动器(九)安装在液压储油箱(五)面板之下直接回油与永磁发电机(十)直接偶合，永磁发电机(十)安装在液压储油箱(五)面板之上，发电供给电池组(十一)。

3.根据权利要求1所述，重力聚能器是前、后震动聚能器和车轮重力聚能器的总称，在此系统中，车轮重力聚能器是主要能量聚集部件，其结构特征，它具有原车轮特性外，还具有重力聚能的特性，基本组成由均匀分布带安装孔橡胶外胎(2)和可充气均匀分布带有柱状防护安装孔套橡胶内胎(3)以及带有均匀分布液压柱塞泵的车轮(5)，车轮上的液压柱塞泵柱塞杆(12)穿过一一对应内外胎安装孔套并用螺母(1)固定并加有防护盖，各柱塞装有高压止回阀(30)、高压排油管(29)与车毂中的一端汇流槽联结，车毂中还装有单端空心车轴(22)通过铰接螺栓与液压系统相联，其结构特征在于各柱塞泵吸油口通过空心车轴(22)另一单端向对应车毂一端分流槽相联结、分流槽再与各自的柱塞泵吸油管(15)和吸油单向阀(14)相联。

4.根据权利要求3所述，车轮重力聚能器，在液压驱动运输车辆的应用。

5.根据权利要求3所述，车轮重力聚能器结构万变不离利用重力能源。

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