CN105150865A - 电动车续行发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种电动车续行发电装置，包括车辆驱动电动机，还包括发电机、第一储能器、第二储能器、双向可控硅电位继电器开关、动力传递设施、充电器与逆变器；车辆驱动电动机通过动力传递设施与发电机连接，发电机通过充电器与第一储能器、第二储能器分别连接，第一储能器、第二储能器分别与双向可控硅电位继电器开关连接，双向可控硅电位继电器开关通过逆变器与车辆驱动电动机连接。本发明能够应用在地面上运动的各种以电能驱动的车辆，如城市电车和高速公路行驶的电动车；也可应用于海洋中的小型船只；主要优点是不排污、环保。

Description

电动车续行发电装置
技术领域
本发明属于机械与电学技术领域，具体地说是一种电动车续行发电装置。
背景技术
目前，汽车行业中使用的动力大多是使用汽油发动机或柴油发动机作为动力装置，由于汽油或者柴油的燃烧不充分，会在汽车行驶过程中产生尾气，对空气造成了污染。所以，使用电力作为动力的电动车应运而生，但是由于电动车电能的储存量有限，电动车需要频繁充电，使电动车的行程受到制约。
本发明基于让电动车的动力来源以自身惯性为主，为储能器充电，产生电能，供电动车连续行驶。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种电动车续行发电装置，使得电动车自身在行驶的过程中积蓄电能，为其连续行驶提供动力，降低停车充电的几率。
本发明解决所述技术问题采取的技术方案如下：一种电动车续行发电装置，包括车辆驱动电动机，其特征在于：还包括发电机、第一储能器、第二储能器、双向可控硅电位继电器开关、动力传递设施、充电器与逆变器；车辆驱动电动机通过动力传递设施与发电机连接，发电机通过充电器与第一储能器、第二储能器分别连接，第一储能器、第二储能器分别与双向可控硅电位继电器开关连接，双向可控硅电位继电器开关通过逆变器与车辆驱动电动机连接。
本发明能够应用在地面上运动的各种以电能驱动的车辆，如城市电车和高速公路行驶的电动车；也可应用于海洋中的小型船只。主要优点是不排污、环保，节能功能遵循能源的可持续发展也是未来数字车辆发展的基础能源输出技术。
本发明主要适应“两个大小相等、方向相反、永不重合在一个点为中心，形成两个平面的集合”的数学成像理论，因为中心是驱动电机形成两个平面的结果。
本发明的工作原理大致是：车辆驱动电动机通过车辆驱动变速箱带动车辆半轴转动进而带动车辆车轮转动（现有技术），机动车的电源为蓄电池和发电机，发电机在车辆驱动电动机的带动进行发电，车辆在运行时自然产生惯性，惯性是一种动能，车辆车轮运行时产生的动能，通过与车辆驱动电动机相连接的动力传递设施带动发电机工作，产生的电流通过充电器将车辆发电机运动产生的电流进行放大、处理成车辆相关的数字电压在第一储能器中进行储能，以备代替第二储能器充电时，继续给车辆驱动电动机供电，形成电动车与机械活塞运动具有一样周期性，实践证明储能器充电一次电动车运行2公里，充电一次只需十几秒，储能器充电次数达50万次，电动车理论运行值可达100万公里，运行过程不排污、节能环保,。
本发明的工作过程简述：电动车由第一储能器向车辆驱动电动机供电使车辆运行，动力传递设施另一端安装的发电机运行产生的电流向充电器充电，并向第二储能器充电；当第一储能器的电压峰值下降至设定值时，双向可控硅电位继电器开关的电路自动切换到第二储能器，由第二储能器继续给电动车供电，同时第一储能器进入充电程序。由于储能器的超电容器有放电速度慢、充电速度快的特性，两个储能器为电动车连续行驶提供充足的动力。储能器为现有商品，其包括超电容器、磷酸铁锂快速充电蓄电池等。
本发明以专利号CN201420697630.4、名称《车辆充电系统》的实用新型专利为主要研发基础。本发明于2015年4月9日由定西市交警支队7人交给苏州交警支队车辆管理所观摩实验模型，苏州交警支队将该技术提供给宁波应用实验，2015年4月份17日已经取得突破性进展。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是电位继电器开关与发电机、车辆驱动电动机、储能器的关系示意图；
图3是本发明第一应用实例结构示意图；
图4是动力传递设施为发电变速箱的结构示意图；
图5是发电变速箱与发电变速箱整合为一个组合变速箱的结构示意图；
图6是备用无线传输充电系统结构示意图；
图7是发电变速箱与电动车驱动部分的关系示意图；
图8是组合变速箱与电动车半轴的关系示意图。
图中：1—发电机，2—第一储能器，3—第二储能器，4—车辆驱动电动机，5—双向可控硅电位继电器开关，6—大皮带轮，7—小皮带轮，8—皮带，9—充电器，10—逆变器，11—轮胎，12—车辆启动电源开关，13—发电变速箱，14—12V蓄电池，15—电压智能调解器，16—车辆半轴驱动齿轮，17—拔叉调解齿轮组，18—发电机驱动齿轮，19—发电机齿轮，20—弹簧拉杆拨叉，21—电机齿轮，22—减速齿轮，23—半轴，24—动力齿轮，25—固定支架，26—组合变速箱，27—交直流转换器，28—无线电源微波发射器，29—车载无线电源微波接收器，30—车载微波无线信号还原器，31—高压反向充电器，32—车辆驱动变速箱，F—磁场端。
具体实施方式
实施例1，如图1所示：一种电动车续行发电装置，包括车辆驱动电动机4，还包括发电机1、第一储能器2、第二储能器3、双向可控硅电位继电器开关5、动力传递设施、充电器9与逆变器10；车辆驱动电动机4通过动力传递设施与发电机1连接，发电机1通过充电器9与第一储能器2、第二储能器3分别连接，第一储能器2、第二储能器3分别与双向可控硅电位继电器开关5连接，双向可控硅电位继电器开关5通过逆变器10与车辆驱动电动机4连接。
参见图2：第一储能器2正极、负极与双向可控硅电位继电器开关5正极、负极对应连接，第二储能器3正极、负极与双向可控硅电位继电器开关5正极、负极对应连接，双向可控硅电位继电器开关5正极、负极与车辆驱动电动机4正极、负极对应连接，双向可控硅电位继电器开关5正极、负极与发电机1正极、负极连接；本实施例动力传递设施采用皮带传动，大皮带轮6与车辆驱动电动机4同轴安装，小皮带轮7与发电机1同轴安装，皮带8将大皮带轮6与小皮带轮7相连接；大皮带轮6与小皮带轮7之比应大于5：1。
当车辆驱动电动机4运行时，大皮带轮6转动，经皮带8带动与发电机1同轴安装的小皮带轮7转动，大小皮带轮6、小皮带轮7必须安装在同一垂直平面位置上。小皮带轮7带动发电机1转动达到一定转速时车辆在运行时自励向第一储能器2或第二储能器3充电。为了减轻车辆的负载，车辆在起步时不发电，当车辆时速达到时速25～30公里时，利用车辆运行时产生的惯性发电，也可在下坡和刹车时发电，给第一储能器2、第二储能器3充电。第一储能器2与第二储能器3为超电容储能器。
实施例2，本实施例是申请人的应用实例。参见图3：在实施例1的基础上，本实施例增加了电压智能调解器15。电压智能调解器15负极与12V逆变器10负极、12V蓄电池14负极、发电机1负极连接，车辆启动电源开关12正极与12V蓄电池14正极、电压智能调解器15正极、发电机1正极连接，12V蓄电池14正极、负极与12V逆变器10正极、负极对应连接；车辆启动电源开关12与12V蓄电池14为车辆已有部件。
参见图3：我们在一辆功率为800W的电动三轮车安装一个2500W90A12V的发电机1，通过智能调解器15向12V蓄电池14充电，通过12V逆变器10将充电器9的12V电压逆变成220V或者更高电压，通过快速充电器给60V伏特的第一储能器2充电，同时60V的第二储能器3向车辆驱动电动机4供电，达到自励充电。
电动车自励充电过程是由12V蓄电池给发电机1供电形成磁场，同时大皮带轮6通过皮带8带动小皮带轮7使发电机1工作，发电机1磁场端F连接电压智能调节器15磁场端F，由于车辆启动电源开关12与12V蓄电池14、电压智能调解器15、发电机1连接，所以车辆启动电源开关12启动后，蓄电池14在给发电机供电的同时，也给发电机1磁场端供电，还通过逆变器10、充电器9给第一储能器2进行充电，第二储能器3给车辆驱动电动机4供电（或者通过逆变器10、充电器9给第二储能器3进行充电，第一储能器2给车辆驱动电动机4供电）达到循环充电的功能。由于发电机1连接在车辆驱动电动机4上本身占用了驱动电机相于一半的功，由于铅酸等蓄电池充电时间长，车辆运行时间短，限制了电动车的续行能力，所以如果将现有的一般蓄电池更换成超电容器，以DC—DC转换器进行充电，则能达到电动车连续工作的效果。
实施例3，本实施例的动力传递设施采用齿轮变速箱，为了与现有技术的车辆驱动变速箱区别，将齿轮变速箱整合为发电变速箱13。
由于大皮带轮6直接安装在车辆驱动电动机4的中心轴上，所形成的电机阻力太大，所以将动力传递设施设计成发电变速箱13，以减小电动车在运行发电过程中阻力，增加车辆运行发电的稳定性。
如图7所示：车辆驱动电动机4连接车辆驱动变速箱32，车辆驱动变速箱32安装在车辆半轴23中心位置，车辆驱动电动机4另一端连接发电变速箱13，发电变速箱13另一端连接发电机1，发电变速箱13通过固定支架25牢固安装在半轴23上，两个半轴23连接车辆轮胎11。
参见图4：发电变速箱13包括车辆半轴驱动齿轮16、拔叉调解齿轮组17、发电机驱动齿轮18、发电机齿轮19与弹簧拉杆拨叉20；弹簧拉杆拨叉20与拔叉调解齿轮组17连接，拔叉调解齿轮组17与车辆半轴驱动齿轮16、发电机驱动齿轮18连接，发电机驱动齿轮18与发电机齿轮19连接。车辆半轴驱动齿轮16安装在车辆驱动电动机4的中心轴，发电机齿轮19安装在发电机1的中心轴。
车辆半轴驱动齿轮16为71牙齿轮，拔叉调解齿轮组17为41牙与21牙齿轮组，发电机驱动齿轮18为26牙齿轮，发电机齿轮19为17牙齿轮。
具有71牙齿轮的车辆半轴驱动齿轮16啮合拔叉调解齿轮组17的41牙或21牙，拔叉调解齿轮组17啮合具有26牙齿轮的发电机驱动齿轮18，具有26牙齿轮的发电机驱动齿轮18啮合具有17牙齿轮的发电机齿轮19。
发电机达到发电转速以后，通过车辆速度档位弹簧拉杆拨叉20通过继电器自动调整发电机发电状态位置，使发电机达到一定范围的匀称发电效果。
实施例4，根据数学成像理论，为了有效利用车辆空间，减少发电机阻力，增加稳定性，如图8所示：本实施例将车辆驱动变速箱32与发电变速箱13安装在一个箱体，整合为组合变速箱26。组合变速箱26与两个半轴23连接，两个半轴23的另一端连接车辆轮胎11，组合变速箱26与车辆驱动电动机4、发电机1连接。
参见图5：组合变速箱26包括车辆半轴驱动齿轮16、拔叉调解齿轮组17，发电机驱动齿轮18、发电机齿轮19、弹簧拉杆拨叉20、电机齿轮21、减速齿轮22与动力齿轮24；弹簧拉杆拨叉20与拔叉调解齿轮组17连接，拔叉调解齿轮组17与车辆半轴驱动齿轮16、发电机驱动齿轮18啮合，发电机驱动齿轮18与发电机齿轮19啮合,发电机齿轮19安装在发电机1的中心轴，车辆半轴驱动齿轮16安装在半轴23，动力齿轮24与车辆半轴驱动轮中心齿轮16、减速齿轮22啮合，减速齿轮22与电机齿轮21啮合。
可以通过手动或使用车辆起动继电器方法控制发电机转速或与发电机齿轮的离合关系。
在实际应用时，发电机功率要大于车辆驱动电动机2倍以上，并要求阻力越小越好，使发电机的转速达到每分钟3000转以上，这样电动车才能达到该车辆的原有设计动力，也可替代热电发动机工作，达到长时间续行的能力。
上述各实施例，当发电机1给第一储能器（超电容器、磷酸铁锂等蓄电池）2充电时，第二储能器（超电容器、磷酸铁锂等蓄电池）3给车辆驱动电动机4提供电能使其车辆运行。由于第二储能器3与第一储能器2间存在电位差，所以第一储能器2处于充电状态时，第二储能器3通过大功率双向可控硅电位继电器开关5控制使第二储能器3向车辆驱动电动机4供电；当发电机1给第二储能器3充电，第一储能器2通过大功率双向可控硅继电器5向车辆驱动电动机4供电使其车辆继续保持运行。
实施例5，如图6所示：作为本发明的完善，本发明还包括备用无线传输充电系统，备用无线传输充电系统包括交直流转换器27、无线电源微波发射器28、车载无线电源微波接收器29、车载微波无线信号还原器30与高压反向充电器31；交流电源连接到交直流转换器27，交直流转换器27与无线电源微波发射器28连接，无线电源微波发射器28与车载无线电源微波接收器29无线信号连接，车载无线电源微波接收器29与车载微波无线信号还原器30连接，车载微波无线信号还原器30与高压反向充电器31连接，高压反向充电器31与第一储能器2、第二储能器3连接（图中未示出）。
本实施例根据专利号201110201744.6、名称《无线微波远程视屏监控传输系统》专利中应用的无线微波传输技术原理，将交流电通过交直流转换器转换成直流电，通过无线电源微波发射器向电动车顶部或车辆侧面安装的车载无线电源微波接收器，向行驶的电动车辆发射无线电信号，通过车载无线信号还原器还原成电能，通过车载储能器达到车辆充电。

Claims (10)

1.一种电动车续行发电装置，包括车辆驱动电动机，其特征在于：还包括发电机（1）、第一储能器（2）、第二储能器（3）、双向可控硅电位继电器开关（5）、动力传递设施、充电器（9）与逆变器（10）；车辆驱动电动机（4）通过动力传递设施与发电机（1）连接，发电机（1）通过充电器（9）与第一储能器（2）、第二储能器（3）分别连接，第一储能器（2）、第二储能器（3）分别与双向可控硅电位继电器开关（5）连接，双向可控硅电位继电器开关（5）通过逆变器（10）与车辆驱动电动机（4）连接。
2.如权利要求1所述的一种电动车续行发电装置，其特征在于：动力传递设施采用皮带传动，大皮带轮（6）与车辆驱动电动机（4）同轴安装，小皮带轮（7）与发电机（1）同轴安装，皮带（8）将大皮带轮（6）与小皮带轮（7）相连接；大皮带轮（6）与小皮带轮（7）之比大于5：1。
3.如权利要求1所述的一种电动车续行发电装置，其特征在于：动力传递设施采用发电变速箱(13)。
4.如权利要求3所述的一种电动车续行发电装置，其特征在于：车辆驱动电动机（4）连接车辆驱动变速箱(32)，车辆驱动变速箱(32)安装在车辆半轴(23)中心位置，车辆驱动电动机（4）另一端连接发电变速箱(13)，发电变速箱(13)另一端连接发电机（1），发电变速箱(13)通过固定支架(25)牢固安装在半轴(23)上，两个半轴(23)连接车辆轮胎(11)。
5.如权利要求4所述的一种电动车续行发电装置，其特征在于：发电变速箱(13)包括车辆半轴驱动齿轮(16)、拔叉调解齿轮组(17)、发电机驱动齿轮(18)、发电机齿轮(19)与弹簧拉杆拨叉(20)；弹簧拉杆拨叉(20)与拔叉调解齿轮组(17)连接，拔叉调解齿轮组(17)与车辆半轴驱动齿轮(16)、发电机驱动齿轮(18)连接，发电机驱动齿轮(18)与发电机齿轮(19)连接；车辆半轴驱动齿轮(16)安装在车辆驱动电动机（4）的中心轴，发电机齿轮(19)安装在发电机（1）的中心轴。
6.如权利要求3所述的一种电动车续行发电装置，其特征在于：车辆驱动变速箱(32)与发电变速箱(13)安装在一个箱体，整合为组合变速箱(26)；组合变速箱(26)与两个半轴(23)连接，两个半轴(23)的另一端连接车辆轮胎(11)，组合变速箱(26)与车辆驱动电动机（4）、发电机（1）连接。
7.如权利要求6所述的一种电动车续行发电装置，其特征在于：组合变速箱(26)包括车辆半轴驱动齿轮(16)、拔叉调解齿轮组(17)，发电机驱动齿轮(18)、发电机齿轮(19)、弹簧拉杆拨叉(20)、电机齿轮(21)、减速齿轮(22)与动力齿轮(24)；弹簧拉杆拨叉(20)与拔叉调解齿轮组(17)连接，拔叉调解齿轮组(17)与车辆半轴驱动齿轮(16)、发电机驱动齿轮(18)啮合，发电机驱动齿轮(18)与发电机齿轮(19)啮合,发电机齿轮(19)安装在发电机（1）的中心轴，车辆半轴驱动齿轮(16)安装在半轴(23)，动力齿轮(24)与车辆半轴驱动轮中心齿轮(16)、减速齿轮(22)啮合，减速齿轮(22)与电机齿轮(21)啮合。
8.如权利要求1至7任意一项所述的一种电动车续行发电装置，其特征在于：第一储能器（2）正极、负极与双向可控硅电位继电器开关（5）正极、负极对应连接，第二储能器（3）正极、负极与双向可控硅电位继电器开关（5）正极、负极对应连接，双向可控硅电位继电器开关（5）正极、负极与车辆驱动电动机（4）正极、负极对应连接，双向可控硅电位继电器开关（5）正极、负极与发电机（1）正极、负极连接。
9.如权利要求8所述的一种电动车续行发电装置，其特征在于：该电动车续行发电装置还包括电压智能调解器(15)；电压智能调解器(15)负极与12V逆变器（10）负极、12V蓄电池(14)负极、发电机（1）负极连接，车辆启动电源开关(12)正极与12V蓄电池(14)正极、电压智能调解器(15)正极、发电机（1）正极连接，12V蓄电池(14)正极、负极与12V逆变器（10）正极、负极对应连接。
10.如权利要求9所述的一种电动车续行发电装置，其特征在于：该电动车续行发电装置还包括备用无线传输充电系统；备用无线传输充电系统包括交直流转换器(27)、无线电源微波发射器(28)、车载无线电源微波接收器(29)、车载微波无线信号还原器(30)与高压反向充电器(31)；交直流转换器(27)连接至交流电源，交直流转换器(27)与无线电源微波发射器(28)连接，无线电源微波发射器(28)与车载无线电源微波接收器(29)无线信号连接，车载无线电源微波接收器(29)与车载微波无线信号还原器(30)连接，车载微波无线信号还原器(30)与高压反向充电器(31)连接，高压反向充电器（31）与第一储能器（2）、第二储能器（3）连接。
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