CN102922979A - 多能辅助电动汽车 - Google Patents

Abstract

一种多能辅助电动汽车，该车具有至少一台大功率直流电动发电一体机（以下简称一体机）及其两组蓄电池，以构成主要的电驱动力系统，同时配备一台双缸或四缸的少缸发动机（以下简称发动机）及其备用油箱，以构成备用油驱动力系统；除此之外，在车身上设有太阳能发电组及其聚光罩、在车顶上设有蚌式风力发电机，并配有整流调压器，构成自然能源补能系统；整车沿用汽车原有离合器、变速箱、转向操纵系统、前后差速器，并且设置安装了切换控制器和切换开关。

Description

多能辅助电动汽车

技术领域

    本发明涉及一种交通领域中使用新能源驱动的电动汽车，特别是一种设有太阳能、风能、燃油能辅助装置的超级电动汽车。

背景技术

有关电动汽车的动力能源，已有各种不同设计，例如中国专利混合型电动汽车（ZL200980104304.X），该车前轮使用油驱，后轮使用电驱，是一种新式油电混合动力车；另一件中国专利可发电充电的电动汽车（ZL200520018977.2），则是在车顶上安装太阳能电池板和小型风扇，开发太阳能和风能；美国专利WIND DRIVEN VENTURI TURBINE（US2008／0303287 A1），则设计了一种全新的汽车风力发电机，利用风能驱动汽车行驶。各种方案都具备优点，但由于缺乏高效能技术措施，到目前为止，还没有一种方案取得突破，能够进入实用阶段。

发明内容

为了实现太阳能、风能的有效开发利用，使电动汽车能够得到更多的能源支持，达到更远的航程，本人提出一种设有高效节能装置的太阳能、风能、燃油能辅助装置的电动汽车，为新能源汽车打开一条新的思路。 

为实现上述的技术目的，本发明所采取的技术方案是：多能辅助电动汽车具有至少一台大功率直流电动发电一体机（以下简称一体机）及其两组蓄电池，以构成主要的电驱动力系统，同时配备一台双缸或四缸的少缸发动机（以下简称发动机）及其备用油箱，以构成备用油驱动力系统；除此之外，在车身上设有太阳能发电组及其聚光罩、在车顶上设有蚌式风力发电机，并配有整流调压器，构成自然能源补能系统；整车沿用汽车原有离合器、变速箱、转向操纵系统、前后差速器，并且设置安装了切换控制器和切换开关。所述多能辅助电动汽车的总体结构，发动机安装在汽车前机舱原来的位置上不变，而一体机按位置的不同分为三种不同的结构形式，其一是一体机和发动机一起安装在前机舱内形成并联式结构，其二一体机安装在汽车的至少一个车轮上形成轮毂式结构；其三一体机安装在后差速器上形成后差速器式结构；但无论在哪种结构形式中，一体机和发动机均不同时运行，电驱动力系统和油驱动力系统的切换使用切换开关，切换开关与切换控制器相连接，切换控制器的一条控制线与中心控制器相连接，另外两条线分别与一体机、发动机的离合器相连接。所述并联式结构是：一体机和发动机各自设有独立的离合器，且并联在同一组传动轮和变速箱上，动力输出经过传动轴与后差速器相连接，实现后轮驱动结构；切换开关设一体机电路接通为常开模式，一体机离合器合而发动机离合器离，一体机运转而发动机关闭，按下切换开关一体机离合器离而发动机离合器合，一体机关闭而发动机运转。所述轮毂式结构是：发动机只设一个离合器，动力由变速箱输出经过传动轴与后差速器相连接，形成后轮油驱结构，另一方面一体机安装在前轮毂上，使用电子差速器与中心控制器相连接，形成前轮电驱结构；此时切换开关同并联式结构一样设为一体机电路接通为常开模式，一体机运转而发动机关闭，按下切换开关离合器合而一体机电路关闭，发动机运转。所述后差速器式结构是：变速箱动力输出与前差速器相连，形成前轮油驱结构，而一体机直接安装在后差速器上，形成后差速器驱动结构。所述一体机的三种结构形式中，无论哪一种结构形式，一体机的输入端与中心控制器相连接，同时一体机的输入端还作为输出端，与一体机充电控制电路相连接，一体机充电控制电路与调压整流器相连接，一体机充电控制电路在汽车下坡、滑行以及刹车时启动，将一体机的电能输送给调压整流器。所述太阳能发电组是太阳能光电池新技术，以较小的面积安装在汽车后备箱盖板上，并且在后备箱盖上方制作聚光罩结构；所述据光罩基本结构是：在后备箱的上方和车顶顶棚之间设置左、上、右三面的聚光透镜板，每一面聚光透镜板的面积至少是太阳能发电组面积的三倍或三倍以上，聚光透镜板由透明树脂塑胶制成，其上排列有聚光透镜；聚光透镜排列的规律是将照射在聚光透镜板上的阳光汇聚在太阳能发电组上；太阳能发电组与调压整流器相连接，调压整流器的输出与蓄电池组的输入开关相连接。所述蚌式风力发电机在车顶上安装时将圆弧形宽大一端朝向汽车行进的方向，将扁薄一端朝向车的尾部，也可以将扁薄的一端朝向汽车行进的前方；在汽车泊停状态时，只要有自然风吹过，蚌式风力发电机的蚌壳自动张开，形成一个矩形截面的大风口，使自然风进入大风口推动复合发电机转动。所述两组蓄电池,设有输入和输出转换开关K1和K2，其中K1的输入端与调压整流器的输出端相连接，两掷点分别与两组蓄电池相连接，其中K2的输出端与中心控制器相连接，两掷点分别与两组蓄电池相连；当K1与两组蓄电池中的一组连接时，K2就与另一组蓄电池相连接，相反，当K1转接到另一组蓄电池相连接时，K2同步转接到一组蓄电池相连接。所述K1的两掷点还连接有市电充电器，市电充电器设有充电变换电路，将220V／110V交流电变换成蓄电池组所需要的直流电，并设有适配插座。

本发明设计了发电电动一体机和发动机双动力驱动系统，并在车上安装较小面积太阳能发电组和聚光罩，以及蚌式风力发电机，使电动汽车在行进时可以利用太阳能发电，在泊停时不但可以利用太阳能发电，而且可以利用自然风发电，为蓄电池补充能量，以延长汽车的行驶里程。本发明特别的贡献是设计了聚光罩和大风口，其中聚光罩的总面积达于太阳能发电组面积的九倍以上，可将所接受的太阳光汇聚到太阳能发电组上，使光照强度增大，从而使太阳能发电组的功率成级数增大，大大提高了发电效率。这样，在适当减小太阳能发电组的面积的同时，却增大了发电功率。一般来说，使用树脂塑胶制造透镜聚光板的成本，远远小于太阳能发电组的高额成本，这就实现了太阳能发电组成本大大降低，而输出功率却明显增加，为在汽车上使用太阳能开辟了一条可行的新途径。在风能利用方面，也采取了特殊的结构方法，设计了形如巨蚌的蚌式风力发电机，在汽车行进过程中，蚌式风力发电机是闭合的，风阻很小，汽车损失的能量也非常小，但是在泊停状态下，如果有自然风吹过，其矩形大风口就会自动打开，形如一个风洞的渐缩管进风口，使自然风通过大风口速度有所增加，从而发电功率呈v3的指数增大，使风能在汽车上有可能得到利用。当然，当车载能源耗尽时，太阳能和风能不可能在瞬间提供动力，这是可以按下切换开关启动备用发动机，转换汽车的驱动模式为油驱，将车开到附近进行动力充电。  

附图说明

下面结合附图及实施例，对本发明作进一步说明。

图1是本发明提供的多能辅助电动汽车外观总体结构示意图。

图2是本发明提供的多能辅助电动汽车并联式总体结构示意图。 

图3是本发明提供的多能辅助电动汽车轮毂式总体结构示意图。

图4是本发明提供的多能辅助电动汽车后差速器式总体结构示意图。

图5是本发明提供的一种蚌式风力发电机总体结构示意图。

图1中，500是车身，400是蚌式风力发电机，30B是左聚光透镜板，30A是上聚光透镜板，300是太阳能发电组，301是聚光罩，30C是右聚光透镜板，40A是大风口，40B是复合发电机。 

图2、图3、图4中，100是一体机，200是发动机,20A 是油箱，5A是一体机离合器，5B是发动机离合器，6传动轮，是，3是调压整流器，4是一体机充电控制电路，7是变速箱，1是中心控制器，P是转向操纵装置，Q是加速板，T是刹车板，2是切换控制器，2A是切换开关，8是传动轴，K2是输出转换开关，10A、10B是两组蓄电池，K1是输入转换开关，9是后差速器，11是后车轮，12是电子差速器，13是前差速器，14是市电充电器，15是前车轮。

图5中，401是巨蚌壳，402是风洞体，403是旋转座，404是后舱盖，405是底盘。 

具体实施方式

如图1所示，多能辅助电动汽车的后备箱上设有太阳能发电组300及其聚光罩301、在车顶上设有蚌式风力发电机400。其中太阳能发电组采用太阳能光电新技术，并配以较大面积聚光罩。聚光罩由左、上、右三面聚光透镜板30B、30A、30C合围而成，每一面聚光透镜板的面积至少是太阳能发电组面积的三倍或者更大，聚光罩的后面开放不遮挡视线。聚光透镜板使用透明树脂塑胶制造，上面成并列状或蜂房状排列着聚光透镜，当阳光入射角大于45°角时，上聚光透镜板可将绝大多数光能汇聚到太阳能发电组上，当阳光入射角小于45°角时，左右两侧聚光透镜版可将绝大多数光能汇聚在太阳能发电祖上。这样就可以使用面积较小的太阳能发电组产生功率较大的电能。这就具有两大突破：第一大大减小了太阳能汽车的面积，甚至可以接近正常汽车的面积。众所周知，太阳能电池的光电效率非常低，一般单晶硅只有14％（日本的薄膜非晶硅／晶体硅异质电池最高是21.6％ ），太阳光能其实很巨大，每平米可达1千瓦，但太阳能电池板每平米所产生的电能仅有14瓦，因此太阳能汽车须有有几十平米的太阳能电池板，面积巨大没有任何实用价值。本设计聚光罩可达到4倍聚光增大太阳能输出功率，由此大大减小太阳能电池板的面积。第二大大减小了太阳能汽车的成本，甚至可以接近正常汽车的成本。众所周知，太阳能电池板的价格很昂贵，普通单晶硅每平米少则数百元，而卫星所用电池板的价格甚至高达每平方厘米数千元。现在使用树脂塑胶制造聚光透镜板其价格应是低廉的，远远低于价格昂贵的太阳能发电组几十倍，将车用太阳能电池板做到面积小而价格低廉，使太阳能汽车像普通汽车一样在公路上飞驰变为可能。

如图2图2、图3、图4所示，多能辅助电动汽车具有至少一台大功率一体机100及其两组蓄电池10A和10B，以构成主要的电驱动力系统，同时配备一台双缸或四缸的少缸发动机200及其备用油箱20A，以构成备用油驱动力系统。整车沿用汽车原有离合器5A、5B、变速箱7、转向操纵系统P、及加速板Q、刹车板T、前后差速器13、9，并且设置安装了切换控制器2和切换开关2A。多能辅助电动汽车的总体结构，发动机安装在汽车前机舱原来的位置上不变，而一体机按位置的不同分为三种不同的结构形式，其一是一体机和发动机一起安装在前机舱内形成并联式结构，其二一体机安装在汽车的至少一个车轮上形成轮毂式结构；其三一体机安装在后差速器上形成后差速器式结构；但无论在哪种结构形式中，一体机和发动机均不同时运行，电驱动力系统和油驱动力系统的切换使用切换开关2A，切换开关与切换控制器2相连接，切换控制器的一条控制线与中心控制器1相连接，另外两条线分别与一体机100、发动机200的离合器5A、5B相连接。上述的并联式结构是：一体机和发动机各自设有独立的离合器5A、5B，且并联在同一组传动轮6和变速箱7上，动力输出经过传动轴8与后差速器9相连接，实现后轮驱动结构；切换开关2A设一体机电路接通为常开模式，一体机离合器合而发动机离合器离，一体机运转而发动机关闭，按下切换开关一体机离合器离而发动机离合器合，一体机关闭而发动机运转。上述轮毂式结构是：发动机只设一个离合器5A，动力由变速箱输出经过传动轴与后差速器9相连接，形成后轮油驱结构，另一方面一体机安装在前轮15的轮毂上，使用电子差速器12与中心控制器1相连接，形成前轮电驱结构；此时切换开关同并联式结构一样设为一体机电路接通为常开模式，一体机运转而发动机关闭，按下切换开关离合器合而一体机电路关闭，发动机运转。上述后差速器式结构是：变速箱动力输出与前差速器13相连，形成前轮油驱结构，而一体机直接安装在后差速器9上，形成后差速器驱动结构。在一体机的三种结构形式中，无论哪一种结构形式，一体机的输入端与中心控制器相连接，同时一体机的输入端还作为输出端，与一体机充电控制电路4相连接，一体机充电控制电路与调压整流器3相连接，一体机充电控制电路在汽车下坡、滑行以及刹车时启动，将一体机的电能输送给调压整流器。

如图5所示，蚌式风力发电机400在车顶上安装时将圆弧形宽大一端朝向汽车行进的方向，将扁薄一端朝向车的尾部，也可以将扁薄的一端朝向汽车行进的前方；在汽车泊停状态时，只要有自然风吹过，蚌式风力发电机的巨蚌壳401自动张开，形成一个矩形截面的大风口40A，使自然风进入大风口推动复合发电机40B转动。蚌式风力发电机的风洞体402后面安装有复合风力发电机40B，在汽车泊停状态时，只要有自然风吹过，巨蚌壳可以自动张开形成大风口40A。大风口40A像风洞的渐缩管进风口，在汽车上可达1.5－2平米，自然风遇到风口阻力会损失能量，但其速度也有所提高。风力发电的能力与v3成正比，蚌式机要比裸风发电的普通风力发电机功率大。特别是在蚌式风力发电机的下面设有旋转座403，可以控制大风口总是朝向自然风来风方向。在多风地区，汽车泊停一夜，可谓蓄电池补充大量能源，低碳环保。

另外，在图2、图3、图4中，两组蓄电池10A、10B设有输入和输出转换开关K1和K2，其中K1的输入端与调压整流器3的输出端相连接，两掷点分别与两组蓄电池相连接，其中K2的输出端与中心控制器1相连接，两掷点分别与两组蓄电池相连；当K1与两组蓄电池中的一组如10A连接时，K2就与另一组蓄电池10B相连接，相反，当K1转接到另一组蓄电池10B相连接时，K2同步转接到一组蓄电池10A相连接。所述K1的两掷点还连接有市电充电器14，市电充电器设有充电变换电路，将220V／110V交流电变换成蓄电池组所需要的直流电，并设有适配插座。

Claims (10)

1.一种由电动机、发动机、离合器、传动轴、差速器构成的多能辅助电动汽车，其特征在于：该车具有至少一台大功率一体机（100）及其两组蓄电池（10A）、（10B），以构成主要的电驱动力系统，同时配备一台发动机（200）及其备用油箱（20A），以构成备用油驱动力系统；除此之外，在车身上设有太阳能发电组（300）及其聚光罩（301）、在车顶上设有蚌式风力发电机（400），并配有整流调压器（4），构成自然能源补能系统；整车沿用汽车原有离合器、变速箱、操纵控制系统（包括发动机控制系统、离合器控制系统、转向及制动控制系统）、前后差速器，并且设置安装了切换控制器（2）和切换开关（2A）。

2.如权利要求1所述的多能辅助电动汽车，其特征在于：所述多能辅助电动汽车的总体结构，发动机200安装在汽车前机舱原来的位置上不变，而一体机100按位置的不同分为三种不同的结构形式，其一是一体机和发动机一起安装在前机舱内形成并联式结构，其二一体机安装在汽车的至少一个车轮上形成轮毂式结构；其三一体机安装在后差速器上形成后差速器式结构；但无论在哪种结构形式中，一体机和发动机均不同时运行，电驱动力系统和油驱动力系统的切换使用切换开关（2A），切换开关与切换控制器（2）相连接，切换控制器的一条控制线与中心控制器（1）相连接，另外两条线分别与一体机、发动机的离合器（5A）、（5B）相连接。

3.如权利要求2所述的多能辅助电动汽车，其特征在于：所述并联式结构是：一体机和发动机各自设有独立的离合器（5A）、（5B），且并联在同一组传动轮（6）和变速箱（7）上，动力输出经过传动轴（8）与后差速器（9）相连接，实现后轮驱动结构；切换开关设一体机电路接通为常开模式，一体机离合器合而发动机离合器离，一体机运转而发动机关闭，按下切换开关一体机离合器离而发动机离合器合，一体机关闭而发动机运转。

4.如权利要求2所述的多能辅助电动汽车，其特征在于：所述轮毂式结构是：发动机只设一个离合器，动力由变速箱输出经过传动轴与后差速器（9）相连接，形成后轮油驱结构，另一方面一体机安装在前轮（15）的轮毂上，使用电子差速器（12）与中心控制器（1）相连接，形成前轮电驱结构；此时切换开关同并联式结构一样设为一体机电路接通为常开模式，一体机运转而发动机关闭，按下切换开关离合器合而一体机电路关闭，发动机运转。

5.如权利要求2所述的多能辅助电动汽车，其特征在于：所述后差速器式结构是：变速箱动力输出与前差速器（12）相连，形成前轮油驱结构，而一体机直接安装在后差速器（9）上，形成后差速器驱动结构。

6.如权利要求2、或3、或4、或5所述的多能辅助电动汽车，其特征在于：所述一体机的三种结构形式中，无论哪一种结构形式，一体机的输入端与中心控制器相连接，同时一体机的输入端还作为输出端，与一体机充电控制电路（4）相连接，一体机充电控制电路与调压整流器（3）相连接，一体机充电控制电路在汽车下坡、滑行以及刹车时启动，将一体机的电能输送给调压整流器（3）。

7.如权利要求1所述的多能辅助电动汽车，其特征在于：所述太阳能发电组（300）是太阳能光电池新技术，以较小的面积安装在汽车后备箱盖板上，并且在后备箱盖上方制作聚光罩（301）结构；所述聚光罩基本结构是：在后备箱的上方和车顶顶棚之间设置左、上、右三面的聚光透镜板（30B）、（30A）、（30C），每一面聚光透镜板的面积至少是太阳能发电组面积的三倍或三倍以上，聚光透镜板由透明树脂塑胶制成，其上排列有聚光透镜；聚光透镜排列的规律是将照射在聚光透镜板上的阳光汇聚到太阳能发电组上；太阳能发电组与调压整流器（3）相连接，调压整流器的输出与蓄电池组的输入开关K1相连接。

8.如权利要求1所述的多能辅助电动汽车，其特征在于：所述蚌式风力发电机（400）在车顶上安装时将圆弧形宽大一端朝向汽车行进的方向，将扁薄一端朝向车的尾部，也可以将扁薄的一端朝向汽车行进的前方；在汽车泊停状态时，只要有自然风吹过，蚌式风力发电机的蚌壳自动张开，形成一个矩形截面的大风口（40A），使自然风进入大风口推动复合发电机（40B）转动。

9.如权利要求1所述的多能辅助电动汽车，其特征在于：所述两组蓄电池（10A）、（10B）,设有输入和输出转换开关K1和K2，其中K1的输入端与调压整流器的输出端相连接，两掷点分别与两组蓄电池（10A）、（10B）相连接，其中K2的输出端与中心控制器（1）相连接，两掷点分别与两组蓄电池（10A）、（10B）相连；当K1与两组蓄电池中的一组如（10A）连接时，K2就与另一组蓄电池（10B） 相连接，相反，当K1转接到另一组蓄电池（10B）相连接时，K2同步转接到一组蓄电池（10A）相连接。

10.如权利要求7、或9所述的多能辅助电动汽车，其特征在于：所述K1的两掷点还连接有市电充电器（14），市电充电器设有充电变换电路，将220V／110V交流电变换成蓄电池组所需要的直流电，并设有适配插座。

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