CN103953511B - 一种高效机动车发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效机动车发电系统，包括蓄电池、与蓄电池连接的驱动电机、第一发电机、变速波箱和动力结构；动力结构连接机动车车轮或车轴设置，变速波箱内部设置有与动力结构连接的第一齿轮组，第一齿轮组通过单相轴承连接第一发电机的动力轴，第一发电机电连接蓄电池；动力结构被机动车车轮或车轴带动转动，通过第一齿轮组带动第一发电机转动；还包括控制第一发电机是否工作发电的控制电路和检测汽车是否处于下坡状态的红外线平衡仪，控制电路分别连接机动车刹车系统和红外线平衡仪；控制电路还连接机动车仪表盘。本发明的高效机动车发电系统设置合理，发电效率高，特别适用于桥车、客车、面包车、货柜车、摩托车等车型的使用。

Description

一种高效机动车发电系统

技术领域

本发明涉及汽车发电领域，尤其涉及的是一种高效机动车发电系统，利用汽车行进过程中的机械能、颠簸能发电，并将电能存储或转化成汽车的动力使用。

背景技术

汽车在行驶过程中，汽车的能量不断发生变化，其中某些能量变化是可以用于发电的，例如汽车刹车时，其动能发生变化，汽车下坡时，其重力势能发生变化，这些情况下，配合合理的发电系统，都可以将这些变化的能量转化成电能，为汽车提供动力。

例如，申请号为200810186030.0的发明专利公开了一种行车发电装置，通过将发电机与车轮结合在一起，在汽车行驶过程中，发电机跟随汽车车轮转动产生摩擦进行发电。又如安装在自行车车轮上，通过摩擦力发电的车灯。这些结构虽然可以实现发电的目的，但是其发电效果差，根本不足以为汽车提供动力，并且这些发电结构还会阻碍汽车行驶（时刻产生摩擦），直接的提高了汽车的动力输出，使汽车更加耗能。因此传统的这些用于汽车行驶时的发电装置结构简单，不实用，无法满足汽车动力需求。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效机动车发电系统，旨在解决传统的用于汽车行驶时的发电装置结构简单，不实用，无法满足汽车动力需求的技术问题。

本发明的技术方案如下：一种高效机动车发电系统，其中，包括蓄电池、与蓄电池连接并为机动车提供动力的驱动电机、第一发电机、变速波箱和动力结构；所述动力结构连接机动车车轮或车轴设置，所述变速波箱内部设置有与动力结构连接的第一齿轮组，所述第一齿轮组通过单相轴承连接第一发电机的动力轴，第一发电机电连接蓄电池；所述动力结构被机动车车轮或车轴带动转动，通过第一齿轮组带动第一发电机转动；

还包括控制第一发电机是否工作发电的控制电路和检测汽车是否处于下坡状态的红外线平衡仪，所述控制电路分别连接机动车刹车系统和红外线平衡仪；当检测到机动车刹车或处于下坡状态时，控制电路控制第一发电机发电；

所述控制电路还连接机动车仪表盘，当检测到机动车速度超过预设速度时，控制电路产生脉冲控制信号，控制第一发电机间歇的发电工作。

所述的高效机动车发电系统，其中，所述第一发电机的动力轴连接有惯性飞轮。

所述的高效机动车发电系统，其中，所述动力结构为传动链条，所述传动链条分别连接机动车车轴和第一齿轮组。

所述的高效机动车发电系统，其中，所述动力结构为动力产生轮，所述动力产生轮紧贴机动车车轮设置，动力产生轮连接第一齿轮组。

所述的高效机动车发电系统，其中，所述变速波箱顶部与机动车车架固定连接，形成单摆结构；所述动力产生轮设置在变速波箱一侧，变速波箱另一侧设置有将动力产生轮紧压在机动车车轮上的压紧弹簧。

所述的高效机动车发电系统，其中，还包括颠簸发电结构，所述颠簸发电结构包括齿条拉杆、设置在变速波箱内部的第二齿轮组和与蓄电池连接的第二发电机，所述齿条拉杆竖直设置在变速波箱顶部，插入变速波箱并通过单相轴承与第二齿轮组连接，齿条拉杆顶部连接有带动齿条拉杆上下运动的动力杆，所述动力杆一端固定在机动车车架上，另一端连接齿条拉杆，动力杆中段固定连接机动车车轴；当机动车发生颠簸时，动力杆受到机动车车轴下压或上顶，带动齿条拉杆上下运动，通过第二齿轮组带动第二发电机发电。

所述的高效机动车发电系统，其中，所述齿条拉杆通过两个单项轴承与第二齿轮组连接，两个单项轴承分别设置在齿条拉杆的两侧，齿条拉杆向上或向下运动时，均通过第二齿轮组带动第二发电机工作发电。

所述的高效机动车发电系统，其中，所述第一发电机的动力轴与第二发电机的动力轴套接设置。

所述的高效机动车发电系统，其中，所述动力杆上设置有万向节。

本发明的有益效果：本发明通过在机动车上设置发电结构，第一发电机连接惯性飞轮，同时设置控制该发电结构是否发电工作的控制电路，实现了机动车在刹车、下坡和高速移动等状态下进行发电，并将电能存储在蓄电池中为汽车再次供能；控制电路的设置实现了发电结构的选择性发电，因此发电结构不会对汽车正常行驶产生阻力。

本发明还设置了颠簸发电结构，实现了汽车在颠簸情况下进行发电；颠簸发电结构采用杠杆式发电结构，考虑到汽车在颠簸时受到的力加大，通过合理的选择杠杆的力臂，可以实现汽车车轴与车架的相对距离变化一点，齿条拉杆的移动距离很大（即发电效果较高），同时在第二齿轮组中设置单相轴承，实现了齿条拉杆无论向上拉动还是向下推动，均可实现发电效果。

本发明的高效机动车发电系统设置合理，发电效率高，特别适用于汽车使用（包括电动车、混合动力车等），同时也适用于客车、面包车、货柜车、摩托车等车型的使用。对于同一辆车，在消耗同等能量下，安装了本发明的高效机动车发电系统的车辆所行驶的路程约为没有安装的车辆的2倍，其效果明显，同时本发明的高效机动车发电系统还极大的提高了车辆的避震效果、行驶的舒适性和安全性。

附图说明

图1是本发明中实施例1的高效机动车发电系统的结构示意图。

图2是动力产生轮、变速波箱和发电机的结构示意图。

图3是本发明中实施例2的高效机动车发电系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

实施例1

本实施例公开了一种高效机动车发电系统，如图1所示，包括蓄电池100、与蓄电池100连接并为机动车提供动力的驱动电机200、第一发电机、变速波箱300和动力结构。本实施例中，参见图2，动力结构为动力产生轮410，动力产生轮410紧贴机动车车轮10设置，变速波箱300内部设置有与动力产生轮410连接的第一齿轮组，该第一齿轮组通过单相轴承连接第一发电机的动力轴，第一发电机电连接蓄电池100：动力产生轮410被机动车车轮10带动转动，通过第一齿轮组带动第一发电机转动。第一发电机的动力轴连接有惯性飞轮900。

本实施例中的高效机动车发电系统还包括控制第一发电机是否工作发电的控制电路和检测汽车是否处于下坡状态的红外线平衡仪，实际应用中，控制电路分别连接机动车刹车系统和红外线平衡仪：当检测到机动车刹车或处于下坡状态时，控制电路控制第一发电机发电。进一步的，控制电路还连接机动车仪表盘，当检测到机动车速度超过预设速度时，控制电路产生脉冲控制信号，控制第一发电机间歇的发电工作。实际应用中，也可以在汽车原有的车载主机的面板上设置手动控制第一发电机工作的控制按键，在汽车原有的显示屏上显示本发明的发电系统的工作状态信息（包括第一发电机信息、电池信息、驱动电机信息等）。

汽车在行驶过程中，其能量无时无刻在变化，某些变化是可用的，例如在汽车刹车时，汽车动能降低，在汽车下坡过程中，汽车的重力势能降低，这场情况下，减少的动能和重力势能最终会变成刹车系统刹车时产生的热能散发，本发明通过利用一种发电结构，很好的将这部分减少的能力用于发电，并将获得的电能存储，最终用于为汽车提供动力（或辅佐汽车的其他设备工作）。

控制电路的作用实际是接收刹车系统、红外线平衡仪和仪表盘的状态信号，并根据状态信号控制发电机是否连接负载，当发电机连接负载时，发电机工作发电，此时动力产生轮对车轮产生阻力；当发电机空载时，发电机不发电，动力产生轮随着车轮空转，几乎不影响车轮的转动（实际使用中，由于机械齿轮存在一定的摩擦，车轮带动动力产生轮转动，会受到微弱的阻力，但空载时的阻力基本可以忽略）。惯性飞轮的设置是为了使第一发电机的动力轴保持一定的转动速度（该转动速度是通过动力产生轮从车轮中获取）。

由于第一齿轮组与第一发电机的动力轴是通过单相轴承连接的，当车轮10速度较快，而第一发电机的动力轴（也是惯性飞轮）的转动速度较慢时，车轮带动动力产生轮转动，通过第一齿轮组带动第一发电机的动力轴转动，提高其转动速度（惯性飞轮的速度也随着提高）；反过来，当车轮10速度较慢，而第一发电机的动力轴（也是惯性飞轮）的转动速度较快时，由于单相轴承的存在，第一发电机的动力轴与车轮不会互相影响。这种设计方式，可以使发电系统不对汽车的正常行驶造成影响，其实用性高，完美的利用汽车行驶过程中的某些变化的能量进行发电。

在汽车达到一定速度时，惯性飞轮（第一发电机的动力轴）的速度随着提高（此时第一发电机空载），当汽车需要刹车时，控制电路控制第一发电机接通负载，第一发电机工作，其动力轴（惯性飞轮）受到阻力，转动速度下降（瞬间比车轮转动速度低），此时汽车车轮通过动力产生轮带动第一齿轮组转动，从而带动第一发电机的动力轴继续转动发电（即车轮对第一发电机做功），车轮速度减低，配合刹车系统，达到刹车的目的。刹车时汽车降低的动力的很大的一部分用于对第一发电机做功，产生电能存储。同样的，汽车在下坡过程中的发电系统的工作原理与刹车时的工作原理相同，汽车的重力势能的变化量的很大的一部分用于对第一发电机做功，产生电能存储。本发明的高效机动车发电系统不但将汽车变化的能力用于发电，同时配合汽车原有的刹车系统，对汽车的车速进行合理的限制，极大的提高了行车的安全性。

当汽车车速达到一定时，控制电路对发送脉冲控制信号，控制发电机间歇的连接负载，进行发电，此时发电系统不但可以发电，同时也可以合理的将车速控制在一定范围内，提高行车的安全性，其作用效果与驾驶者偶尔轻点刹车效果一样。

为了提高第一发电机的发电效率，需要将动力产生轮时刻压紧在车辆上，本实施例中，变速波箱300顶部与机动车车架20固定连接，形成单摆结构（参见图1，其中固定点为30）。动力产生轮410设置多个，形成与车轮10契合的圆弧状，多个动力产生轮410设置在变速波箱300一侧，变速波箱300另一侧设置有将动力产生轮410紧压在机动车车轮10上的压紧弹簧500。由于汽车在行驶过程中，遇到凹凸不平的路面，汽车车轮会出现上下抖动，一般的固定结构极难将动力产生轮紧贴车轮设置，本实施例通过将变速波箱300设置才单摆结构，并且利用压紧弹簧500顶住汽车车架20（参见图1），常态时，压紧弹簧500为压缩状态，当车轮上下抖动时，压紧弹簧500长度变化进行调节，始终的将动力产生轮压紧在车辆上。另外，本实施例的这种结构具有较强的缓冲能力，避免发电系统（动力产生轮）在正常行车工作中损坏。

本实施例中，高效机动车发电系统还包括颠簸发电结构，该颠簸发电结构包括齿条拉杆600、设置在变速波箱300内部的第二齿轮组和与蓄电池100连接的第二发电机，齿条拉杆600竖直设置在变速波箱300顶部，插入变速波箱300并通过单相轴承与第二齿轮组连接，齿条拉杆600顶部连接有带动齿条拉杆600上下运动的动力杆700，如图1所示，动力杆700一端固定在机动车车架20上，另一端连接齿条拉杆600，动力杆700中段固定连接机动车车轴：当机动车发生颠簸时，动力杆受到机动车车轴下压或上顶，带动齿条拉杆上下运动，通过第二齿轮组带动第二发电机发电。

为了使齿条拉杆上下运动均可对第二发电机做功发电，本实施例中，齿条拉杆通过两个单项轴承与第二齿轮组连接，两个单项轴承分别设置在齿条拉杆的两侧，齿条拉杆向上或向下运动时，均通过第二齿轮组带动第二发电机工作发电。通过两个单行轴承配合工作，极大的提高第二发电机的发电效率。参见图1，可以看出颠簸发电结构采用了杠杆结构（动力臂较短，阻力臂较长），动力杆700一端连接车架（可在竖直面上转动），中段固定连接机动车车轴，另一端固定连接齿条拉杆，当机动车车轴发生位移时，齿条拉杆的位移至少为机动车车轴的两倍。这种设置方式，在凹凸不平的路面行车时，汽车车轴与车架的相对位置经常发生变化，这种位移的改变经杠杆结构放大后，用于对第二发电机做功发电，其发电效率高，实用性强。另外，颠簸发电结构还极大的提高了汽车的防震效果，提高行车的舒适性。

在实际应用中，为了缩小发电系统的体积，便于安装使用，第一发电机的动力轴与第二发电机的动力轴套接设置，第一发电机和第二发电机均置于发电机保护壳800内部。这种设置方式，一方面极大的缩小了发电系统的体积，便于工作人员安装，另一方面，第一发电机与第二发电机互不影响，工作稳定性高。

实际应用中，为了防止汽车车轴抖动力度加大，造成动力杆折断，本实施例中，在动力杆700上设置有万向节。

实际应用中，本实施例的高效机动车发电系统一般安装在机动车的后轴（后轮）处，对于一些避震较好的机动车（如客车、大货车），也可以安装在其前轴（前轮）处。同时，颠簸发电结构也是可以根据实际情况选择的设置在汽车的前轴和后轴。

本实施例公开的这种高效机动车发电系统设置合理，发电效率高，所产生的电能可以用于为汽车提供动力，也可以用于为汽车上的其他车载设备提供电源，特别适用于客车和大货车使用，同时也适用于桥车、面包车、摩托车等车型（包括电动车、混合动力车等）的使用。对于同一辆车，在消耗同等能量下，安装了本发明的高效机动车发电系统的车辆所行驶的路程约为没有安装的车辆的2倍，其发电效果明显，同时本发明的高效机动车发电系统还极大的提高了车辆的避震效果、行驶的舒适性和安全性。

实施例2

本实施例公开的高效机动车发电系统的结构基本与实施例1中相同，不同的是，本实施例中的动力结构为传动链条（传动链条安装在链条保护盖420内部），传动链条分别连接机动车车轴和第一齿轮组。同时变速波箱300设置在车架20内侧。

本实施例中的这种高效机动车发电系统适合桥车使用。

实际应用中也可以将第一发电机、第二发电机和变质波箱集成一体设置，进一步的缩小发电系统的结构，这种发电结构适合安装在摩托车上。

本实施例中的高效机动车发电系统用于桥车和摩托车上所带来的效果十分明显，相对于传统的桥车和摩托车，在消耗相同能量下，所行使的路程延长50%，同时桥车和摩托车的行车安全性、舒适性也得到极大的提高。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种高效机动车发电系统，其特征在于，包括蓄电池、与蓄电池连接并为机动车提供动力的驱动电机、第一发电机、变速波箱和动力结构；所述动力结构连接机动车车轮或车轴设置，所述变速波箱内部设置有与动力结构连接的第一齿轮组，所述第一齿轮组通过单向轴承连接第一发电机的动力轴，第一发电机电连接蓄电池；所述动力结构被机动车车轮或车轴带动转动，通过第一齿轮组带动第一发电机转动；

所述动力结构为动力产生轮，所述动力产生轮紧贴机动车车轮设置，动力产生轮连接第一齿轮组；

所述变速波箱顶部与机动车车架固定连接，形成单摆结构；所述动力产生轮设置在变速波箱一侧，变速波箱另一侧设置有将动力产生轮紧压在机动车车轮上的压紧弹簧；

还包括控制第一发电机是否工作发电的控制电路和检测机动车是否处于下坡状态的红外线平衡仪，所述控制电路分别连接机动车刹车系统和红外线平衡仪；当检测到机动车刹车或处于下坡状态时，控制电路控制第一发电机发电；

所述控制电路还连接机动车仪表盘，当检测到机动车速度超过预设速度时，控制电路产生脉冲控制信号，控制第一发电机间歇的发电工作。

2.根据权利要求1所述的高效机动车发电系统，其特征在于，所述第一发电机的动力轴连接有惯性飞轮。

3.根据权利要求1所述的高效机动车发电系统，其特征在于，还包括颠簸发电结构，所述颠簸发电结构包括齿条拉杆、设置在变速波箱内部的第二齿轮组和与蓄电池连接的第二发电机，所述齿条拉杆竖直设置在变速波箱顶部，插入变速波箱并通过单向轴承与第二齿轮组连接，齿条拉杆顶部连接有带动齿条拉杆上下运动的动力杆，所述动力杆一端固定在机动车车架上，另一端连接齿条拉杆，动力杆中段固定连接机动车车轴；当机动车发生颠簸时，动力杆受到机动车车轴下压或上顶，带动齿条拉杆上下运动，通过第二齿轮组带动第二发电机发电。

4.根据权利要求3所述的高效机动车发电系统，其特征在于，所述齿条拉杆通过两个单向轴承与第二齿轮组连接，两个单向轴承分别设置在齿条拉杆的两侧，齿条拉杆向上或向下运动时，均通过第二齿轮组带动第二发电机工作发电。

5.根据权利要求3所述的高效机动车发电系统，其特征在于，所述第一发电机的动力轴与第二发电机的动力轴套接设置。

6.根据权利要求3所述的高效机动车发电系统，其特征在于，所述动力杆上设置有万向节。