CN102529717A - 一种机动车节能装置及装有该节能装置的机动车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机动车节能装置以及装有该装置的机动车，所述机动车节能装置和直接或间接驱动车轮转动的传动轴连接，包括依次连接的传动机构、离合器、稳定转速机构、发电机；还包括依次电连接的发电机输出端、蓄电池组充电适配器、智能控制器以及蓄电池组；油门传感器和刹车传感器均与所述智能控制器电连接；所述离合器还包括控制构件，所述控制构件与所述智能控制器电连接。本发明还提供了一种装有上述机动车节能装置的机动车。上述机动车节能装置以及装有该装置的机动车，可以有效回收汽车在刹车、滑行时的能量，达到节能的目的；同时该机动车节能装置可将现有的机动车简便有效改装成混合动力车，更有利于环保。

Description

一种机动车节能装置及装有该节能装置的机动车

技术领域

本发明属于机动车制造技术领域，涉及一种机动车节能装置，尤其涉及一种能将机动车在刹车或滑行时的动能转换为电能储存起来的机动车节能装置以及装有该机动车节能装置的机动车。

背景技术

目前，机动车已经成为一种使用最为广泛的交通工具。机动车在行驶过程中，经常遇到红绿灯、过往行人和车辆，导致刹车很频繁；另一方面，当机动车下坡或在平地滑行过程中，往往需要放空油门挂空挡减速，当机动车前进的阻力无法将机动车的速度降下来时，经常需要刹车，然而大多数机动车在刹车状态时，机动车的动能通过制动器与刹车片的摩擦转换为热能而白白浪费掉。

随着节能、环保理念的提出，人们对机动车做了各种各样改进，希望将机动车在刹车过程中的能量回收再利用。例如在机动车上加装回收能量的发电装置，利用发电机把行驶车辆的动能转化为电能，但这样的装置往往直接将发电机挂载在机动车传动轴上，存在以下缺陷：首先是，都把发电机固定安装在机动车车轴上，只要机动车一行驶就带动发电机发电，这样不仅增加了机动车刚起步的负荷，而且在机动车行驶过程中还要额外进行发电，尤其是机动车上坡或加大油门加速时，给机动车增加了很大的负荷，使得回收能量的效率很低，甚至还有可能会出现回收能量小于发电装置所消耗和损失的能量，得不偿失；其次是，由于机动车在市区行驶过程中，速度不断变化，导致发电机的转速不断变化，会引起发电机的工作状态不稳定导致输出电流不稳定，使得回收能量的效率很低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种结构简单，能够有效地将机动车刹车或滑行过程中的动能转换为电能储存起来再利用的机动车节能装置。

本发明是这样实现的：一种机动车节能装置，该装置与直接或间接驱动车轮转动的传动轴连接，该装置包括传动机构、离合器、稳定转速机构、发电机、蓄电池组充电适配器、智能控制器、蓄电池组、油门传感器以及刹车传感器；所述离合器一端通过所述传动机构与所述传动轴连接；所述离合器的另一端与稳定转速机构以及发电机连接；所述发电机输出端与蓄电池组充电适配器、智能控制器以及蓄电池组依次电连接，油门传感器、刹车传感器均与所述智能控制器电连接；所述离合器还包括控制构件，所述控制构件与所述智能控制器电连接。

其中，所述智能控制器用于接收油门传感器、刹车传感器的信号，并通过控制构件控制离合器的离合以及检测蓄电池组的电量并控制蓄电池组的充放电状态。所述控制构件为通电时控制离合器分离（或闭合），断电时控制离合器闭合（或分离）的装置。当智能控制器接收到加油门的信号时，则控制离合器分离；当智能控制器接收到减油门的信号时，则控制离合器闭合；当智能控制器接收到刹车信号时，则控制离合器闭合；若智能控制器同时收到加油门和刹车信号，则控制离合器闭合。

通过智能控制器的协调控制，当机动车刚起步时，需要适当加油门，这时候离合器分离，这样不会增加机动车的起步负载，机动车能轻松起步；当机动车在行驶过程中处于刹车或减油门的状态时，离合器闭合，发电机工作，机动车的动能转换为电能，转换的电能由发电机输出端经过蓄电池组充电适配器逆变、稳压、整流后传给智能控制器，智能控制器控制蓄电池组与蓄电池组充电器适配器连接进行充电。

为了使发电机的转速更加稳定，提高发电效率，在离合器与发电机之间连接有稳定转速机构，所述稳定转速机构为在外界工况频繁变化时，稳定发电机的转速，使发电机的转速波动较小的装置。例如当离合器开合比较频繁时，稳定转速装置可以使发电机的转速保持稳定，从而减小离合器短时间内由断开到闭合，即再次回收能量时发电机所需要的初始能量，以提高能量转换的效率，同时可以避免发电机的转速忽快忽慢，使输出的电流不稳定。

当机动车在刹车或者减油门的状态时，由于惯性，机动车还具有往前行驶的动能，通过回收机动车的这部分动能，可以使汽车明显减速进而使刹车或减速更容易，既可以回收能量，又起到辅助刹车或减速的作用，使机动车行驶更安全。当机动车刹车时，设置刹车器刹到中间位置时，智能控制器控制离合器闭合，机动车节能装置回收能量，这时候制动器不工作；当节能装置的辅助刹车作用不足以使机动车停下来时，将刹车器刹到底，使制动器同时工作，机动车可以更快停下来。这样既可以回收刹车过程中的动能，又能保证行车安全。

另外的情况，当机动车爬坡或负载增加，需要加油门时，智能控制器控制离合器断开，以减小发动机的负荷。

经节能装置回收的能量可用于车载用电器；若本发明应用于电动车，则回收的能量还可用于驱动电动车，使电动车的续航时间更长，航程更远，达到电动车节能的目的。

综上所述，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：既能有效回收机动车在刹车或滑行过程中的动能，还能起到辅助刹车和减速的作用；大大提高回收能量的效率；若该机动车节能装置回收的能量用于驱动机动车，可使机动车的续航时间更长、航程更远。

本发明提供的机动车节能装置可安装在现有的机动车上，适用于对现有的机动车进行改装，也适用于对新型节能机动车的研发和改进，应用范围广泛。

现有技术中，发电机直接挂载在机动车传动轴上，当机动车在高速行驶时，发电机的转速可能会超过其最高额定转速，此时发电机处于超负荷工作状态，发电不稳定，甚至有可能烧毁。

作为本发明的进一步改进，所述机动车节能装置还包括安装于离合器与发电机之间的限速机构。

本发明所述限速机构为限制发电机转速不超过特定转速的装置，与现有技术相比，其优点在于，能够有效回收机动车在刹车或滑行过程中的动能，还保证了发电机的工作转速不超过其最高额定转速，在发电机与离合器之间连接有限速机构来控制发电机的转速，能够实现稳定发电，同时可以防止发电机因转速过高而发热损耗能量，避免发电机因超负荷工作而烧毁，更进一步提高了发电机的发电效率。

作为本发明的进一步改进，所述传动机构采用齿轮传动装置。本发明所述传动机构可以采用齿轮传动装置或者皮带传动装置或者链条传动装置。

本发明所述传动机构优选齿轮传动装置，其优点在于，能够有效回收机动车在刹车或滑行过程中的动能，能起到辅助刹车和减速的作用，同时大大提高了回收能量的效率，在此基础上，齿轮传动装置能够实现传递任意两轴间的运动和动力，使安装更加灵活，其传动平稳、可靠、效率高、寿命长，结构紧凑、传递速度和功率范围广。

作为本发明的进一步改进，所述离合器采用电磁离合器。其优点在于，能够有效回收机动车在刹车或滑行过程中的动能，能起到辅助刹车和减速的作用，同时大大提高了回收能量的效率，在此基础上，电磁离合器结构简单，容易控制，使本发明具有结构简单，容易控制的优点。

作为本发明的进一步改进，所述智能控制器采用单片机控制器。其优点在于，能够有效回收机动车在刹车或滑行过程中的动能，能起到辅助刹车和减速的作用，同时大大提高了回收能量的效率，在此基础上，单片机控制器具有集成度高、可靠性高、系统结构简单、处理功能强、速度快、控制程序可擦写的优点。

作为本发明的进一步改进，所述稳定转速机构采用飞轮装置。其优点在于，飞轮装置可存储一部分动能，当离合器开合比较频繁时，飞轮装置存储的动能可以使发电机的转速保持稳定，从而减小离合器短时间内由断开到闭合，即再次回收能量时发电机所需要的初始能量，以提高能量转换的效率，同时可以避免发电机的转速忽快忽慢，使输出的电流不稳定；另一方面，回收能量时，机动车的一部分动能转移到飞轮装置上，使得机动车的刹车或减速效果更加明显，提高机动车的安全性。在此基础上，飞轮装置结构简单，成本低廉。

飞轮装置的重量优选为与发电机相匹配，所述匹配为在离合器断开时，飞轮装置保证能够持续1分钟的转动，这样，既能够减少再次回收能量时发电机所需要的初始能量，又保证了后挫力较小，避免增加不必要的能耗，使得扭力和阻力达到一个很好的平衡点。

作为本发明的进一步改进，所述限速机构采用自动变速箱。其优点在于，能够有效回收机动车在刹车或滑行过程中的动能，能起到辅助刹车和减速的作用，同时大大提高了回收能量的效率，在此基础上采用自动变速箱可实现自动变速，使用方便，成本低廉。

本发明还提供了一种机动车，所述机动车安装有上述机动车节能装置。由于上述机动车节能装置能有效回收机动车在刹车或减速时的动能，所以给机动车安装上述节能装置，可使机动车达到节能环保的目的。

在现有的电动车中，由于电动车上的蓄电池组电量有限使得电动车的行驶里程短，而且现有的电动车蓄电池组的充电速度慢，进行一次很长时间的充电只能行驶一段很短的行程，因而适用范围受到一定的限制，特别是给长途行驶带来很大的不便。

作为本发明的进一步改进，所述机动车为电动车，所述蓄电池组至少有两组。

本发明中，所述蓄电池组设置至少有两组，一方面可增加电动车的电能；另一方面由于蓄电池组在低电量的时候充电效果最佳，在电量充足的时候驱动效果最好，通过智能控制器检测蓄电池组的电量，切换蓄电池组的充放电状态，使电量高的蓄电池组驱动电动车，电量低的蓄电池组处于充电状态，这样可以使电动车的续航时间更久，航程更远，并能延长蓄电池组的使用寿命。

作为本发明的进一步改进，所述电动车还包括太阳能发电装置和风力发电装置。所述风力发电装置安装于电动车保险杠后方的空间。风力发电装置安装在这个位置，不会增加电动车在行进方向上的受阻力面积，因此不会增加电动车的行进阻力，并且利用电动车行进过程中受到的风阻力进行发电，为电动车补充电能；所述太阳能发电装置包括设于车身表面的太阳能电池板。所述风力发装置和太阳能发电装置电输出端与所述蓄电池组充电适配器电连接。通过增加太阳能发电装置和风力发电装置，可以不断给电动车提供电能，进一步使电动车续航时间更久、航程更远。

附图说明

图1是本发明一种实施例提供的机动车节能装置的结构示意图；

图2是本发明一种实施例提供的装有机动车节能装置的机动车结构示意图；

图3是本发明另一种实施例提供的装有机动车节能装置的电动车的结构示意图；

图4是本发明另一种实施例提供的装有机动车节能装置的电动车的结构示意图；

图5是本发明提供的装有机动车节能装置的电动车另一实施例的结构示意图。

附图标识：1-传动轴；2-传动机构；3-离合器；4-稳定转速机构； 5-发电机；6-蓄电池组充电适配器；7-智能控制器；8-蓄电池组；9-油门传感器；10-刹车传感器；11-控制构件；12-限速机构；13-车轮；14-内燃机；15-内燃机离合器；16-内燃机变速箱；17-车身；18-驱动电机；19-电动车离合器；20-电动车变速箱；21-风力发电装置；22-太阳能电池板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

图1所示为本实施例提供的机动车节能装置的结构示意图，其中传动轴1，即动力输入源，与传动机构2连接，传动机构2与离合器3、稳定转速机构4、限速机构12、发电机5依次连接；发电机5输出端与蓄电池组充电适配器6、智能控制器7以及蓄电池组8依次电连接；油门传感器9、刹车传感器10均与智能控制器7电连接；离合器3的控制构件11与智能控制器7电连接。该节能装置安装在机动车上。

智能控制器7通过接收油门传感器9、刹车传感器10的信号，控制离合器3的离合。当智能控制器接7收到加油门的信号时，则控制离合器3分离；当智能控制器7接收到减油门的信号时，则控制离合器3闭合；当智能控制器7接收到刹车的信号时，则控制离合器3闭合；当智能控制器7同时收到加油门和刹车信号时，则控制离合器3闭合。

机动车刚起步时，需要加油门，这时候离合器3断开，该机动车节能装置不增加机动车的起步负载。当机动车刹车或减油门时，智能控制器7控制离合器3闭合，使发电机5工作，回收机动车的动能，同时辅助机动车刹车或减速。稳定转速机构4与限速机构12使发电机5的转速维持在最佳工作转速内，使回收能量的效率大大提高，回收的能量由发电机5的输出端输出到蓄电池组充电适配器6，经过蓄电池组充电适配器6逆变、稳压、整流后，通过智能控制器7给蓄电池组8充电。

本实施例中，传动机构2采用齿轮传动装置，能够实现传递任意两轴间的运动和动力，使安装更加灵活，更好地达到本发明的有益效果，在此基础上，其传动平稳、可靠、效率高、寿命长，结构紧凑、传递速度和功率范围广；离合器3采用电磁离合器，使本发明具有结构简单，控制容易的优点；稳定转速机构4采用飞轮装置，飞轮装置可存储一部分动能，当离合器3开合比较频繁时，飞轮装置可以使发电机5的转速保持稳定，从而减小离合器3短时间内由有断开到闭合，即再次回收能量时发电机5所需要的初始能量，以提高能量转换的效率，同时可以避免因发电机5的转速忽快忽慢，使发电机5输出的电流不稳定的情况；另一方面，回收能量时，机动车的一部分动能转移到飞轮装置上，使得机动车的刹车或减速效果更加明显，提高机动车的安全性；在此基础上，飞轮装置有结构简单，成本低廉的优点；限速机构12采用自动变速箱以限制发电机5的转速不超过其最高额定转速，可以防止发电机5因转速过高而发热损耗能量，避免发电机5因超负荷工作而烧毁；此外，自动变速箱可实现自动变速，具有使用方便的优点。智能控制器7采用单片机控制器，具有集成度高、可靠性高、系统结构简单、处理功能强、速度快、控制程序可擦写的优点。

实施例二：

如图2所示，本发明机动车节能装置安装于内燃机车上，其中内燃机车包括车轮13、内燃机14、内燃机离合器15和内燃机变速箱16，机动车节能装置通过传动机构2与驱动车轮的传动轴1连接，当内燃机车在行驶过程中，机动车节能装置不仅可回收内燃机车在刹车或滑行时的动能，还可辅助内燃机车刹车和减速。此外，回收的动能转换为电能存储在蓄电池组8中，可给车载用电器提供电源，达到内燃机车节能环保的目的。

实施例三：

如图3所示，装有本发明机动车节能装置的电动车，包括车身17、驱动电机18、电动车离合器19和电动车变速箱20。驱动轴1与传动机构2连接，蓄电池组8有两组，智能控制器7切换电量高的蓄电池组给驱动电机18提供电，电量低的蓄电池组存储机动车节能装置回收的能量，这样，两组蓄电池组不断切换使用。机动车节能装置回收电动车在刹车或滑行时的动能，并转换为电能存储在蓄电池组8中，回收的电能可用于驱动电动车，使电动车的续航时间更长、航程更远。

实施例四：

图4所示为装有机动车节能装置的电动车的另一实施例。与上一实施例不同之处在于本实施例中，电动车的每一个轮轴即传动轴1上都装有机动车节能装置，且每一个轮子均配有一个驱动电机18，四套节能装置的智能控制器7优化为一个，通过接收油门传感器9、刹车传感器10的信号，控制每一个车轮轴上的离合器3的离合，回收电动车在刹车和滑行时的动能，并把回收的能量用于驱动电动车。这样的设计可以使电动车的驱动力更大，回收能量的效率更高，进一步使电动车的续航时间更长、航程更远。

实施例五：

图5所示为装有机动车节能装置的电动车的另一实施例。本实施例所示的电动车，除了安装有机动车节能装置外还安装了与蓄电池组充电适配器6电连接的太阳能发电装置和风力发电装置21，风力发电装置21安装于电动车保险杠后方的空间。风力发电装置21安装在这个位置，不会增加电动车在行进方向上的受阻力面积，因此不会增加电动车的行进阻力，并且利用电动车行进过程中受到的风阻力进行发电，为电动车补充电能；太阳能发电装置包括安装于车身表面的太阳能电池板22，可以在电动车行进过程中不断给电动车提供电能。通过上述设计可以进一步使电动车的续航时间更长、航程更远。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机动车节能装置，该装置和直接或间接驱动车轮转动的传动轴（1）连接，其特征在于：该装置包括传动机构（2）、离合器（3）、稳定转速机构（4）、发电机（5）、蓄电池组充电适配器（6）、智能控制器（7）、蓄电池组（8）、油门传感器（9）以及刹车传感器（10）；所述离合器（3）一端通过所述传动机构（2）与所述传动轴（1）连接；所述离合器（3）的另一端与稳定转速机构（4）以及发电机（5）依次连接；所述发电机（5）输出端与蓄电池组充电适配器（6）、智能控制器（7）以及蓄电池组（8）依次电连接；所述油门传感器（9）和刹车传感器（10）均与智能控制器（7）电连接；所述离合器（3）还包括控制构件（11），所述控制构件（11）与所述智能控制器（7）电连接。

2.根据权利要求1所述的机动车节能装置，其特征在于：该装置还包括安装于离合器（3）与发电机（5）之间的限速机构（12）。

3.根据权利要求1或2所述的机动车节能装置，其特征在于：所述传动机构（2）采用齿轮传动装置。

4.根据权利要求3所述的机动车节能装置，其特征在于：所述离合器（3）采用电磁离合器。

5.根据权利要求4所述的机动车节能装置，其特征在于：所述稳定转速机构（4）采用飞轮装置。

6.根据权利要求5所述的机动车节能装置，其特征在于：所述限速机构（12）采用自动变速器。

7.根据权利要求6所述的机动车节能装置，其特征在于：所述智能控制器（7）采用单片机控制器。

8.一种机动车，其特征在于：所述机动车安装有权利要求1所述的机动车节能装置。

9.根据权利要求8所述的机动车，其特征在于：所述机动车为电动车，所述蓄电池组（8）至少有两组。

10. 根据权利要求8所述的电动车，其特征在于：所述电动车还包括太阳能发电装置和风力发电装置（21）；所述太阳能发电装置包括设于车身表面的太阳能电池板（22），所述太阳能发电装置输出端与所述蓄电池组充电适配器（6）电连接；所述风力发电装置（21）安装于机动车保险杠后方，所述风力发电机装置（21）输出端与所述蓄电池组充电适配器（6）电连接。

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