CN103280946A - 可持续自循环发电系统及系统技术应用 - Google Patents

Abstract

本发明的主要技术是：1、方法(二)：节省了一个电池组，只要一个可充电电池组、一台电动机、一台发电机、一台空调共同完成；必须通过控制器自始至终优先保障对电动机的供电；最后电池组电量只剩10％左右时，控制器能及时感知并由发电机给电池组开始充电。2、方法(三)：需要增加由一个电池组、一个电动机A、一个发电机A1、一台空调组成的发电组I；还有由一个电动机B、一个发电机B1组成的发电组II；不要求发电组I产生供各用户使用的电；供用户使用的电只由发电组II来完成。3、大型发电站之应用：若将发电组I的电池组容量、电动机A和发电机A1功率增加，使的发电组I的发电量增加n倍，则可带动n个发电组II进行发电，而达到大型发电站建设的要求。

Description

可持续自循环发电系统及系统技术应用

技术领域：发电机领域、电动机领域、增速齿轮箱领域、电子领域。

背景技术：1、发电机、电动机成品都熟悉，不必介绍。2、电子领域：控制器。3、增速齿轮箱：网上可查“增速齿轮箱”。

发明内容：该系统是不依赖核能发电、火力发电(不需要任何燃料)、水力发电、风能发电、太阳能发电；不需要高压线架设的最优化的发电系统，是可替代上述发电方式的未来人类可依靠的用于居民生活、工业、车辆、轮船、农用和建筑工程机械、搬运等机械用电的可再生性电力能源。

附图说明：详见“说明书附图”：图1是自循环发电系统方法(一)的工作流程图。图2是自循环发电系统方法(二)的工作流程图。图3是自循环发电系统方法(三)的工作流程图。图4是自循环发电系统对于大型发电站之应用的工作流程图。图5是增速齿轮箱图，此图箱内为大、小齿轮的吻合构造图。图6是自循环发电系统方法(四)的位置图：该图的自循环发电系统组成是由前轮部分的发电机、增速齿轮箱及其传动轴、轮圈齿轮盘共同组成一个发电系统，该发电系统的发电原理还适用于其它各型电动车，起到增加行驶里程的作用。图7是增速齿轮箱的传动轴与轮圈齿轮盘的连接方式图；该图的前轮轮圈侧面上有一个齿轮环盘，齿轮环盘为齿轮轮廓线布满一圈齿轮盘状，这里称为轮圈齿轮盘，轮圈齿轮盘与增速齿轮箱的一端的齿轮轴相连，构成传动状态。

该系统是不依赖核能发电、火力发电(不需要任何燃料)、水力发电、风能发电、太阳能发电；不需要高压线架设的最优化的发电系统，是可替代上述发电方式的未来人类可依靠的用于居民生活、工业、车辆、轮船、农用和建筑工程机械、搬运等机械用电的可再生性电力能源。

该系统的可行性分析：(1)、一个功率为350W的电动机的负载能力可以带动一个20KW的大功率发电机进行发电，因带动的只是发电机的转子，20KW的发电机转子的重量大约100kg左右，即350W的电动机的负载能力可以达到100kg左右，这只是保守的数字，因实际上，转子转动的力量远远小于转子本身100kg的重量；(2)、如果增加电动机的功率，即超过350W以上，则可以带动发电机发出100KW、1000KW、5000KW、1亿KW…等各种更大量级的电。(3)、电动机自身的转动可以靠充电电池组来带动，大功率的电动机只要增加一个电池组中的电池数量；电动机带动发电机发电。(4)、电动机的额定转速的配置必须要达到发电机的额定转速；(5)、电动机的额定功率大小的配置必须要能带动发电机的转子以额定转速运转；(6)、因发电机所发出的电量远远超过了电动机所需的电量，所发出的电的极少部分可用于电池组的充电；设置两个电池组，一个在给发电机供电时，另一个在充电，当一个电池组在给电动机供电时，所发出的电极少部分同时对另一个电池组充电；做到在供电的那个电池组电量用完前，就已经充好了另一个电池组的电，两个电池组循环不间断使用，来发电，这样，就能提供一个不间断的循环发电过程，构成自循环发电系统。现在市场上有销售纯电动的轿车、大型客车，它们的自身重量都很大(大型客车自身重量加上50名乘客重量超过7000kg，相当于1400KW左右的发电机)，其内置的电池组都能带动它行驶，因此，我们不用担心电池组能不能带动大电动机的问题，只要电池组中的电池数量足够多就行。

一、自循环发电系统方法(一)的工作流程图介绍(对照图1)：由两个可充电电池组、一台电动机、一台发电机、一台空调整合在一起来共同完成，因一个电池组要在另一个电池组供电电量用完前必须充好电，电量用完需要大约1.8小时(各品牌电池也许不一样，这里只是说明在各种电池用完前必须充好另一个的电池组的电)，要在1.8小时之前充好，就需要快速充电，快速充电会使电池组升温快，如果温度超过45度以上，会使电池组的极板容易发热，而扭曲变形，损坏电池，这就需要空调使电池组的温度在充电过程中保持15-20度之间，以保障电池组的寿命。电池组以快速充电的方式充足电所需的时间可实验出来，再通过控制器控制发电机供给电池组的充电电流电压。供给发电机的电池组在电量消耗至5％左右时，由控制器先转换由另一个电池组供电；同时，停止先前供电的电池组的供电而转为充电。

二、自循环发电系统方法(二)的工作流程图介绍(对照图2)：节省了一个电池组，只要一个可充电电池组、一台电动机、一台发电机、一台空调整合在一起来共同完成；同样需要空调，空调的作用一样，不再介绍；只有一个电池组，该电池组专用于启动电动机运转2-10分钟，当电动机运转2-10分钟时，由控制器转由发电机直接给电动机供电而同时停止电池组的供电；必须通过控制器自始至终保障对电动机的供电，为什么呢？因为发电机在给各用户供电时，用户用电负荷如果大于发电机的额定发电量，此时，发电机供给电动机的电量会越来越少，会带不起发电机而停止发电工作，为了不使发电机停止发电工作，必须通过控制器自始至终优先保障对电动机的供电，不论遇到何种状况，都不会减少或停止对电动机的供电。在多次使用电池组供电2-10分钟，最后电池组电量只剩10％左右时，控制器能及时感知并由发电机给电池组开始充电；充电时能同时使用正充电的电池组供电，只能用发电机原本也一直是用发电机给电动机供电，也一直是由电动机带动发电机发电。控制器在感知充电充满时，立即停止充电。

三、自循环发电系统方法(三)的工作流程图介绍(对照图3)：

需要增加一个发电启动装置，该装置由一个电池组、一个电动机A、一个发电机A1、一台空调组成，称为发电组I；还有另一个专供用户用电的发电装置，该装置由一个电动机B、一个发电机B1组成，称为发电组II。用发电组I发出的电只供电池组、电动机A、空调、电动机B的电，不要求产生供各用户使用的电；供用户使用的电只由发电组II来完成，因此，发电组I所需的发电机功率更小，相应的发电组I所用的电池组的容量、电动机A和发电机A1的功率比方法(一)(二)中的电动机和发电机的功率更少；更小的电池组可启动功率更小的电动机A，再由电动机A带动一个更小功率的发电机A1发出的电为空调、电池组、电动机A和发电组II中的电动机B供电，再由电动机B给发电机B1供电，使发电组II发电供各用户使用；这样：(1)所使用的电池组容量就更小啦；(2)对电池组充电所需的电就更小，充电时电池组升温的热量就更少，空调的功率可减小，所耗电量也少；(3)电动机A的功率就更小；会有更多的电量来供更大功率的发电组II发电，增加了发电效率。

自循环发电系统解决了世界性的能源问题：不再依赖石油、天然气、煤炭、柴油汽油煤油等，解决了因这些所产生的环境污染问题。

同时，其它发电方式各有缺陷：1、核能发电：遇到海啸、洪水、台风等自然灾害使核电站的核燃料泄露，对人类产生核辐射；2、火力发电：因需要煤炭等各种燃料，其尾气污染环境和对人体有害；占用土地较大；3、水力发电：依赖于大型湖泊，对于大型湖泊缺少的国家发电有限；4、风能发电：依赖于风，风有时小，有时无，发电有限；占用土地大；5、太阳能发电：依赖于太阳，遇到阴雨天或冬天，无用武之地；太阳能板的大型安装，更需要占用大量土地；6、这些都需要输电线的架设，架设装置需要占用大量土地；遇到冬天和自然灾害导致架设装置倒塌或电线断裂，影响人类用电和人类安全。而我的自循环发电系统占地少，不用架设高压线路，节省电线和架设装置所需的金属资源。因为一个社区或一个工厂就可安装一个小的自循环发电系统。

世界上自今为止，自循环发电系统之所以未曾出现，就是之前的科学家没有认识到下面五个细节：(1)：没有想到发电机转子的重量不论有多大，让其转动的力量远远小于转子本身的重量；(2)：没有想到用两个电池组，交替充电，循环供电；(3)没有想到可减少一个电池组也能进行循环发电；(4)：没有想到可用一个更小功率的发电组I启动更大功率的发电组II来增加发电效率；(5)这就更加不会想到可建大型发电站循环发电的问题。

四、自循环发电系统方法(一)(二)(三)的技术应用：由发电机所产生的电的极少一部分循环给电池组、空调、电动机A和B供电，另一大部分电供居民生活、工业、车辆、轮船、农用和建筑工程机械、搬运等机械应用。

1、大型发电站之应用(对照图4)：

若将发电组I的电池组容量、电动机A和发电机A1功率增加，使发电组I的发电量增加n倍，则可带动n个发电组II进行发电，而达到大型发电站建设的要求，可用于居民生活、工业用电。

2、小型发电系统之应用：也可用于居民生活、工业、车辆、轮船、农用和建筑工程机械、搬运等机械用电，其中居民生活和工业用电我就不用说啦，因为它能不间断循环发电，所发出的电原本就可以供居民生活、工业用户使用；可在社区或一个工厂安装一个小型的自循环发电系统，不需要再架设高压输电线路。

3、下面主要介绍在车辆、轮船、农用和建筑工程机械、搬运等机械上的用电问题：车辆、轮船、农业和建筑工程机械、搬运等机械用电的技术要求都一样，车辆包括两轮三轮四轮以上等各型车辆，如轿车、客车、货车，还包括轨道列车，只要是纯电力制动的，都可以用；既然技术要求都一样，就拿两轮电动车这一个例子来介绍一下：两轮电动车后轮中心轴上的电动机为350W，它能搭载两个成年人和电动车本身的重量行驶，即负载能力超过100kg，而只需350W的电量，只要安装一个稍大于350W的小发电功率的自循环发电系统在车内，就可以不间断行驶，就能达到不再停车充电，不再脚踏，不再用燃油，让用户放心进行远程不间断行驶。其它的：轮船、农业和建筑工程机械、搬运等机械用电的技术要求都一样，只要安装一个发电功率合适的自循环发电系统就行了。为什么要稍大于350W而非只为350W呢？因大于350W的那部分电还得用于电池组的充电、空调、电动机A供电。

关于充电电池，现在的铅酸充电电池等各种充电电池充电的时间较长，以上的技术虽可以运用这些电池，达到技术应用目的；但希望今后的科学家能研究出更好的充电电池；现在中国的上海复旦大学教授吴宇平课题组已研究出水溶液锂电池，即水锂电，容量大，充电时间短。但还没有工业生产出来，若今后生产出来，也可用于该系统，可减少充电电量的消耗，同时增加了用户的用电量。

五、自循环发电系统方法(四)的介绍(见图6、7)：该系统仅用于两轮三轮四轮以上各型电动车；需要一个发电机、一个增速齿轮箱。即由车辆的一个轮子连接增速齿轮箱，增速齿轮箱再连接发电机，即电池组带动电动机行驶时，由于轮子的转动，来带动增速齿轮箱，增速齿轮箱将转速扩大几倍达到发电机的额定转速，使发电机发出电，所发的电给车辆的驱动电机供电来行驶，构成一个自循环发电系统，该系统的作用就是大大提升行驶里程。

1、对于两轮电动车，自循环发电系统方法(四)的安装位置见图6；

对于三轮电动车，自循环发电系统安装在前轮(与两轮电动车相同)，也可安装后轮上。对于四轮的轿车和小货车，将自循环发电系统安装在前轮。对于四轮以上的大型客车、货车，将自循环发电系统加装在一个小轮上(这个小轮是额外添加的小轮，不是车辆原有的轮子)，将小轮安装在车底盘的后面，以达到在慢速行驶时能提升发电机的转速，达到低速状态下可继续行驶的目的。无论两轮三轮还是四轮，虽安装位置不同，但自循环发电系统的安装要求都一样。

发电机额定功率的选择：必须与动力电机的额定功率相同或略高出10％左右，就是不能低于动力电机的额定功率。

2、要求在行驶时速达到3km时(时速3km指每分钟行驶50米或每秒钟行驶约0.833米)，通过增速齿轮箱使发电机的转速就达到额定转速，来正常发电，并直接向动力电机开始供电，同时停止电池组对动力电机供电，以取代电池组的供电，达到可循环供电的目的。

3、电动车本身的电池组能带动自身重量和搭乘的人员以理想速度行驶，这说明，在车辆上只要换装一个高出原有动力电机功率1.2倍左右的新动力电机和增加电池组中电池的数量，则更可以带动增速齿轮箱和发电机运转，因此，不必担心加装增速齿轮箱和发电机后会出现什么问题。

4、控制器的功能添加技术：(1)、在开始启动至时速低于3km这段状态，发电机虽发出了电，但小于额定功率，但不准用于给动力电机供电，只能由电池组给动力电机供电来完成这段状态的行驶，因为，此时所发的电若对动力电机供电，则会造成电池组与发电机叠加供给动力电机的情形，我担心，叠加后，会超过动力电机的额定功率，而使动力电机超负荷运转，而迅速升温，最终烧坏动力电机；但若有控制器能根据发电机所发电量的增加有感知，同时控制减少电池组的电量输出，直到达到时速3km时减少为零，如果有这样的控制功能，当然更好，还会更加增程，因节省的电池组电量可以再用于行驶；若这种控制器不能研究出来，在时速未达到3km前，是不能使用发电机发出的电的。(2)当时速从快速降至3km以下时，发电机所发的电会越来越少，此时，还可以继续由发电机直接给动力电机供电，不必启用电池组供电，这与第(1)点不同，应知道；因遇红绿灯、躲避行人或到家时，需减速至停止，还会启用刹车停止；因此，电池组的供电只用于从停止开始启动和启动至时速3km时这两种情形下才使用。(3)、当行驶时速达到或超过3km时，立即转由发电机直接向动力电机开始供电，同时停止电池组对动力电机供电。(4)、当时速超过或远远超过3km时，发电机所发出的电会高于或远远高于动力电机的功率，但高出的电流电压不准再流向动力电机，流向动力电机的只准是其额定电流电压值即额定功率值；因为若准许流向动力电机，则随着车速不断增加，发电机所发出的电会越来越大，就会远远超过动力电机的额定功率，会烧坏动力电机；另外，又从发电机的安全着想，发电机发出超过动力电机的电也不能再带负载，这样，发电机也会因负载过大，超过发电机的额定功率，发电机也会烧坏，因此，发电机发出超过动力电机的电只能通过控制器隔离出来，转为无用电；对于无用电，无关紧要，让它供吧，就如同我们中国家庭使用的220V交流电一样，交流电的火线即正极在白天灯炮不用时，其火线也是带电的，也是无用的。(5)、语音提醒：a、电池组电量只剩15％时，提醒：‘电量不足，可以行驶回家，但回家后不能忘记充电’；b、当电池用久，电池容量越来越小至系统感知只能充到20％，再也充不进去，说明电池已经衰老时，会语音提醒：‘电池已老化，请到维修点将电池容量修复增大，在已修复了两次后，应考虑更换新电池’，第b点提醒只设定在每次停车后提醒。

六、自循环发电系统方法四的技术应用：

1、应用该系统循环对动力电机供电，可让两轮三轮四轮以上各型电动车大大增加行驶里程；但不能应用于对电池组进行充电，因发电机功率限制了发电量只能用于对动力电机供电，没有多余的电量对电池组进行充电；就算配置了功率高些的发电机而有多余的电量，也不能用于对电池组进行充电，因行驶过程中，发电机所发出的电量是不断上下变化的，而电池组的充电必须要一个恒定的电量；因为在充电时，不断上下变化的电量会损坏电池。

2、关于增程多少，以两轮电动车为例介绍：两轮电动车在充满电后以时速30km行驶，可大约行驶1.5小时，对于之前该系统技术要求时速达到3km时，必须转由发电机直接给动力电机供电，而停止电池组对动力电机供电；想想：电动车提速至3km的时间不需要10秒钟，且原来自然的行驶时速30km为3km的10倍，通过计算：一次充满电后，电池组可就3km的时速的交接供电次数可达3600次(因时速超过3km时，电池组停止供电，每停止供电一次算作一个交接供电次数；计算公式：3600秒÷10秒×10倍＝3600次)。即充满一次电增加了3600次交接供电工作。另外，若保持时速3km以上速度继续行驶，不论行驶多远，都可以由发电机继续供电行驶，不需要消耗电池组的电量，达到永远行驶的效果；只有遇到红绿灯、躲避行人、到家后，才有可能减速至3km以下，才用到电池组，这样的次数可发生3600次，电池组的电量才用完，因此，增程的效果是很大很大的。至于其它车辆如轿车，充满一次电可行驶大约150km左右，其增程效果可以此类推，不必由我再去具体详说啦。总而言之，增程应用在现有技术条件下是完全可以实现的。

具体实施方式：专利许可实施后，由厂家根据本专利的技术要求制造，因所用的背景技术都是现有可行技术。

Claims (9)

1.自循环发电系统方法：电动机自身的转动靠充电电池组来带动，大功率的电动机只要增加一个电池组中的电池数量；电动机带动发电机发电；电动机的额定转速的配置必须要达到发电机的额定转速；电动机的额定功率大小的配置必须要能带动发电机的转子以额定转速运转；所发出的电的极少部分应用于电池组的充电；设置两个电池组，当一个电池组在给电动机供电时，所发出的电极少部分同时对另一个电池组充电；做到在供电的那个电池组电量用完前，就已经充好了另一个电池组的电，两个电池组循环不间断使用，来发电；另一大部分电供居民生活、工业、车辆、轮船、农用和建筑工程机械、搬运等机械应用。

2.自循环发电系统(一)的工作流程图介绍：由两个可充电电池组、一台电动机、一台发电机、一台空调整合在一起来共同完成；需要空调使电池组的温度在充电过程中保持15-20度之间，以保障电池组的寿命；电池组以快速充电的方式充足电所需的时间可实验出来，再通过控制器控制发电机供给电池组的充电电流电压；供给发电机的电池组在电量消耗至5％左右时，由控制器先转换由另一个电池组供电；同时，停止先前的电池组的供电而转为充电。

3.自循环发电系统(二)的工作流程图介绍：由一个可充电电池组、一台电动机、一台发电机、一台空调整合在一起来共同完成；同样需要空调，空调的作用一样；只有一个电池组，该电池组专为启动电动机运转2-10分钟，当电动机运转2-10分钟时，由控制器转由发电机直接给电动机供电而同时停止电池组的供电；必须通过控制器自始至终优先保障对电动机的供电，不论遇到何种状况，都不会减少或停止对电动机的供电；在每次使用电池组供电2-10分钟，最后电池组电量只剩10％左右时，控制器能及时感知并由发电机给电池组开始充电；充电时不能同时使用电池组供电，只能用发电机原本也一直是用发电机给电动机供电，也一直是由电动机带动发电机发电；控制器在感知充电充满时，立即停止充电。

4.自循环发电系统方法(三)的工作流程图：需要增加一个发电启动装置，该装置由一个电池组、一个电动机A、一个发电机A1、一台空调组成，称为发电组I；还有另一个专供用户用电的发电装置，该装置由一个电动机B、一个发电机B1组成，称为发电组II；用发电组I发出的电只供电池组、电动机A、空调、电动机B的电，由电动机B给发电机B1供电，使发电组II发电供各用户使用，不要求发电组I产生供各用户使用的电；供用户使用的电只由发电组II来完成。

5.大型发电站之应用：若将发电组I的电池组容量、电动机A和发电机A1功率增加，使发电组I的发电量增加n倍，则可带动n个发电组II进行发电，而达到大型发电站建设的要求，可用于居民生活、工业用电。

6.自循环发电系统方法(四)需要一个发电机、一个增速齿轮箱；即由车辆的一个轮子连接增速齿轮箱，增速齿轮箱再连接发电机，即电池组带动电动机行驶时，由于轮子的转动，来带动增速齿轮箱，增速齿轮箱将转速扩大几倍达到发电机的额定转速，使发电机发出电，所发的电给车辆的驱动电机供电来行驶；达到增加行驶里程的作用。

7.自循环发电系统方法(四)的控制器功能添加技术：在开始启动至时速低于3km这段状态，发电机虽发出了电，但小于额定功率，但不准用于给动力电机供电，只能由电池组给动力电机供电来完成这段状态的行驶；当时速从快速降至3km以下时，发电机所发的电会越来越少，此时，还可以继续由发电机直接给动力电机供电，不必启用电池组供电；当行驶时速达到或超过3km时，立即转由发电机直接向动力电机开始供电，同时停止电池组对动力电机供电；当时速超过或远远超过3km时，发电机所发出的电会高于或远远高于动力电机的功率，但高出的电流电压不准再流向动力电机，流向动力电机的只准是其额定电流电压值即额定功率值；发电机发出超过动力电机的电只能通过控制器隔离出来，转为无用电；语音提醒：a、电池组电量只剩15％时，提醒：‘电量不足，可以行驶回家，但回家后不能忘记充电’，b、当电池用久，电池容量越来越小至系统感知只能充到20％，再也充不进去，说明电池已经衰老时，会语音提醒：‘电池已老化，请到维修点将电池容量修复增大，在已修复了两次后，应考虑更换新电池’，第b点提醒只设定在每次停车后提醒。

8.自循环发电系统方法(四)：发电机额定功率的选择：必须与动力电机的额定功率相同或略高出10％左右，就是不能低于动力电机的额定功率；要求在行驶时速达到3km时(时速3km指每分钟行驶50米或每秒钟行驶约0.833米)，通过增速齿轮箱使发电机的转速就达到额定转速，来正常发电，并直接向动力电机开始供电，同时停止电池组对动力电机供电，以取代电池组的供电，达到可循环供电的目的。

9.自循环发电系统方法(四)对于三轮电动车，自循环发电系统安装在前轮(与两轮电动车相同)，也可安装后轮上；对于四轮的轿车和小货车，将自循环发电系统安装在前轮；对于四轮以上的大型客车、货车，将自循环发电系统加装在一个小轮上。

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