CN103129367A - 气压飞轮电动汽车 - Google Patents

Abstract

气压飞轮电动汽车属于一种新型的混合动力电动汽车，它采用气压飞轮发电机与辅助设备，对原有混合动力电动汽车的蓄电池组进行电能补偿充电。蓄电池组在电力驱动电能耗尽时可在燃油发动机驱动情况下，利用发动机排出的废气来冲击气压飞轮发电机的涡轮扇叶，让其高速旋转，带动压缩机工作，将空气压缩成为高压气体送到高压仓暂存，经控制电路有节奏控制释放，对惯量陀飞轮施加巨大冲击推力，使飞轮高速旋转，带动发电机转子高速运转，进而发出电来。发出的电经充电控制器整流、整理后，对蓄电池组进行补偿充电，充电过程有电量监测显示，便于驾驶员进行油、电切换。气压飞轮发电机发出的电，属于可再生能源的再利用，因为在整个产生新的电能过程中，没有再投入新的能量损耗，而是完全利用其原有的能量和第二大动力源压缩空气来产生新的能量。

Description

气压飞轮电动汽车

涉及领域： 

涉及混合动力电动车技术领域。 

背景技术：

世界能源危机和环境污染成为地球与人类面临的最大危机。如果这两大危机不能像人们预期的那样得到妥善的解决，可以想到，地球环境将受到重大的影响，并将会给人类造成无法挽回的损失。 

哥本哈根会议上，中国政府郑重承诺，到2020年，我国生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40％-45％。 

从过去的几年来看，尽管国家在节能减排投入巨大资金，但收效不是非常显著。交通领域的碳减排就是一个缩影。这几年来，传统汽车的保有量和私人汽车的持有量仍然迅猛增加，大排量的汽车在中国逐步升级，开大马力汽车，成为暴富人群追逐的时髦游戏。许多宝贵的石油资源被无谓地大肆挥霍。而中国目前电动汽车的研制还没有突破一次充电续航能力低下的瓶颈。整个形势十分严峻。如果继续放任传统汽车的无规则的生产与持续的保有量，这对中国交通领域的碳减排无异于“抱薪救火”，“薪不断，火岂能灭？” 

节能减排已提升至国家战略高度，对替代能源技术的选择成为当务之急。在这种背景下，我们创造发明了《气压飞轮电动汽车》。 

发明内容：

《气压飞轮电动汽车》属于混合动力电动汽车。它是在原有混合动力系统基础上，进行改进和提高，弥补了先前混合动力电动汽车存在的电气效率损失大，车辆性能降低(与传统汽车相比较)和一次充电巡航里程低下这三大技术上的不足。在大多数混合动力系统中，电能与机械能通过一些部件(储能元件、发电机等)来回地转换导致效率损失增加。而且混合动力系统能量储存装置的容量是有限的。如果能量储存装置的能量消耗到某一极限值，车辆的某些动力性能就会降低。并且，混合动力系统中电能消耗殆尽时，必须停车来续充电，所以，一次充电巡航里程非常有限。 

《气压飞轮电动汽车》采用气压飞轮发电机(已申报国家专利)做为电能充电补偿源。能够在汽车行车过程中，利用燃油发动机排出的废气来推动压缩机涡轮旋转，把空气压缩成为高压气体(压缩空气是第二大动力能源，仅次于电力)，放在高压仓暂存，通过有序控制释放，使高压气体对惯量陀飞轮施加巨大旋转推力，让陀飞轮高速旋转，带动发电机高速运转，进而发出电来，经过控制器整流、整理后，对蓄电池组进行能量补偿充电。在整个汽车行程中，电能补偿充电有测量显示，蓄电池组可保存充沛的电能，供电动机驱使车辆行驶，车辆可根据充电电量显示进行油、电切换。采用气压飞轮发电机的电动汽车，不但保存了混合动力电动汽车的所有优点，其最大特点是提高了电动汽车一次巡航里程，并且成为混合动力电动汽车中的省油之最。因为在利用废气产生电能的过程中，并没有再投入新的能量损耗，而是完全利用其原有的能量和第二大动力源压缩空气来产生新的能量。 

附图说明：

气压飞轮发电机工作原理如下：见图1 

发电机涡轮扇叶1受发动机排出的废气冲击旋转，经变速处理箱2变速后，驱动压缩机3工作，压缩机把空气压缩成高压气体后输送高压仓4暂存，由高压气体释放控制电路5有节奏控制释放，为惯量陀飞轮6施加巨大旋转推力，惯量陀飞轮在高压气体冲击下高速旋转，并带动发电机7高速运转，进而发出电来，经过充电控制电路8整流、整理后，对蓄电池组进行充电与储存。 

气压飞轮电动汽车工作原理如下：见图2 

注油孔1为油箱2加满油，发动机3发出功率一部分经机械传动系统10至驱动桥11.发动机的一部分转矩直接传递到驱动轴上。另一部分则通过传动系统10驱动发电机9发电，发出的电能输送给电机9或蓄电池组5。电机9的力矩同样可以通过传动系统10传送给驱动桥11。蓄电池组5可由充电设备4进行常规充电，并通过控制器6传送至电量显示系统8进行显示。电力驱动时，由电池组5提供电能经过控制器6传送至电机9，形成机械能，通过传动系统10输送给驱动桥11。 

发动机3在工作时，排出的废气通过专用管道冲击气压飞轮发电机7的涡轮高速旋转经过系列发电过 程，发出的电经由控制器6进行整流、整理，然后对蓄电池组5进行能量补偿充电，并传送到电量显示系统8处显示。 

具体实施方式：

《气压飞轮电动汽车》是一种纯粹的混合动力电动汽车，它是以原有混合动力电动汽车为模型，进行改良后的一种新型混合动力电动汽车，目前的混合动力电动汽车的电力驱动的行程非常短，小型的大约在50公里左右，大型的大约在100公里左右，大都是为了响应“节能减排”的口号，做样子文章设计出来的。例如：在闹市区用电力驱动，开上四、五十公里，这时汽车确实达到了“零排放”和“无噪音”，但是这个里程短的可怜。待电池组的电能耗尽，电力驱动已告结束。虽然在汽车燃油发动机驱动过程中，还可以利用制动、坡路滑行等情况使用能量回收系统进行一部分能量回收，即把机械能转化成电能，但这部分理论回收能量的数值都达不到指标，最多也只有蓄电池容量的百分之十左右，能量有限，根本无法满足电路驱动的需求。如果让燃油发动机带动发电机来发电，给蓄电池组充电，再来使用电力驱动，完全是多此一举。《气压飞轮电动汽车》正是针对这一难题，专门设计发明了气压飞轮发电机来解决混合动力电动汽车蓄电池组在行程中电能续充这一技术上的难关。 

《气压飞轮电动汽车》是在先前混合动力电动汽车的基础上，解决了能量补偿问题，所以整车设备，如发动机、电机/发电机等重要设备及制动系统无需要变动和更改，只是增加了气压飞轮发电机与辅助设备。 

首先对混合动力电动汽车的发动机排气管道进行改造，使发动机的废气走专用排气管道，让废气排放能够冲击气压飞轮发电机的涡轮扇叶，使其高速旋转，带动压缩机工作，压缩空气，产生高压气体，输送到高压仓暂存，然后调整控制电路，让控制电路能够有节奏控制高压气体的释放。这种巨大的冲压旋转推力能使惯量陀飞轮高速旋转，并带动发电机高速运转(转子)，进而发出电来。发出的电经由充电控制器进行整流、整理，然后给蓄电池组进行充电。充电量有测量电路进行测量显示，汽车驾驶员可根据电量显示进行油、电切换。 

气压飞轮发电机的选用，可根据汽车驱动功率和电机功率来确定惯量陀飞轮的设计参数，即飞轮电池的功率。 

主要控制策略是能在燃油发动机工作过程里废气排放利用中，最短时间内达到把蓄电池组电量充满，并有充裕的能量驱动电机正常工作。而其他设备及配量均与先前混合动力电动汽车没有任何改变和额外需求。 

Claims (1)

1.《气压飞轮电动汽车》属于一种新型的混合动力电动汽车，它采用气压飞轮发电机与辅助设备，对原有混合动力电动汽车的蓄电池组进行电能补偿充电。蓄电池组在电力驱动电能耗尽时可在燃油发动机驱动情况下，利用发动机排出的废气来冲击气压飞轮发电机的涡轮扇叶，让其高速旋转，带动压缩机工作，将空气压缩成为高压气体送到高压仓暂存，经控制电路有节奏控制释放，对惯量陀飞轮施加巨大冲击推力，使飞轮高速旋转，带动发电机转子高速运转，进而发出电来。发出的电经充电控制器整流、整理后，对蓄电池组进行补偿充电，充电过程有电量监测显示，便于驾驶员进行油、电切换。

气压飞轮发电机发出的电，属于可再生能源的再利用，因为在整个产生新的电能过程中，没有再投入新的能量损耗，而是完全利用其原有的能量和第二大动力源压缩空气来产生新的能量。

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