CN1074660A - 电动车的制造与应用 - Google Patents

Abstract

机动车(汽油车、柴油车)已成为重要的交通工 具，但汽油等燃料燃烧后，产生大量的废气在自然环 境尤其在城市中已成为重要的污染源，所以新型能源 车不断涌现，最有实际意义的是蓄电池电动车，但由 于大部分电动车都采用直流电动机驱动，其体积大、 重量沉、事故率高。本发明将直流电压通过逆变器转 换成低频至中频三相交流电压，作为电动机的驱动电 压。驾驶方向的改变是另设特定电动机控制。采用 多种供电方式充电(在社会上建立公用充电站)，加快 电动车的普及应用。

Description

所属技术领域：属交通运载工具

背景技术：机动车（轿车、旅行车、客货车等）已成为重要的交通工具，其动力来源是通过汽油或柴油在内燃式发动机燃烧后，把产生的热能转换成机械能作为机动车的驱动力。这种能量转换效率很低，只有35%左右，而且产生大量的废气，给自然环境造成了严重的污染。尤其在城市已成为重要的污染源，直接威胁人类的健康、生态的平衡。还有自然界能源储备量逐年下降等原因，世界上一些国家纷纷研制新型能源车，如甲醇车、乙烷车、氢能车、太阳能车、蓄电池电动车。最有实际意义是蓄电池电动车，泛指由可充电电池组及电动机为动力的车辆，常称为电动车。由于电动车无公害，不产生污染，成本低、驾驶容易受到了广泛的重视。但现在制造的电动车大部分都采用直流电动机作驱动，不仅体积大、重量沉、而且由于直流电动机存在着换向器，增加了电动车的造价，增加了事故率，影响了普及和应用。也有一些电动车试验车辆采用交流电动机作驱动，但采用简单的电动机电压控制，不适用高速、节能、快速反应，影响了在牵引方面的推广使用。

本发明的目的：本发明采用可反复充电的电池组作为驱动电动车总电源，通过直流变交流逆变器转换成低频至中频三相交流电对电动机供电，通过控制电动机电压及频率的变化，从而达到控制电动车车速。

电动车驾驶方向的改变，采用机械式转向系统，通过驾驶员人工操纵方向盘来实现的。人工动作多，精力耗散大，又是车辆发生事故时直接威胁生命的地方。本发明采用专门辅助电压，作用在特定的电动机，控制特定电动机的转动，代替方向盘的人工转动，从而达到驾驶方向的自动控制。

电动车一次充电后的行驶里程是相当重要的，在电动车行驶过程中，对电池组进行充电是非常必要的。在电动车活动的区域建立众多的充电站，使电动车运动有效的衔接起来，将促使驾驶电动车普及开展。

本发明内容：本发明电动车为乘坐1人至3人的3车轮或4车轮的微型车，乘坐4人以上轿车，旅行车、吉普车、乘坐1人以上载货2吨以下的客货二用车。本发明采用一组或二组可反复充电的电池组，作为电动车主电源。如铅酸蓄电池、镉镍电池、硫化钠电池、镍氢电池、铝空气电池等。每组电压在12伏至250伏之间，通过逆变器转换成。电压变化从零伏至250伏，频率变化从零赫芝至4千赫芝的三相交流电压。采用镉镍电池，硫化钠电池最为适宜。

每辆电动车上可安装1至4部驱动用电动机，可实现前轮驱动，后轮驱动，全轮驱动，前桥驱动，后桥驱动。电动机功率从1千瓦至60千瓦。可采用异步电动机，永磁电动机，无换器电动机等。逆变器可采用模拟电路，数字电路控制。最好采用计算机脉宽调制，磁场定向控制。逆变器功率元件可采用GTR、GTO、IGBT、Mosfet，采用GTO、GTR较适宜。

电动车驾驶方向的改变可采用机械式方向盘转向系统或采用电子自动控制转向系统。机械式转向是驾驶车辆人员通过人工转动方向盘来带动转向系统工作，来实现驾驶方向的改变。电子自动控制转向可由电动车总电源或另设置的辅助电源供电，辅助电源采用体积较小，可反复充电的单组或双组电池组，如镉镍电池等，电压从6伏至96伏。对改变驾驶方向的电动机供电。直流电源通过控制变换，如直流式、交流式、脉冲式，作用在特定电动机上，如伺服电动机、步进电动机、转矩电动机，使特定电动机及齿轮的转动带动转向系统工作，代替方向盘的人工转动，从而实现驾驶方向自动控制。若驾驶方向实现闭环控制，以防车辆由于外力作用而改变行驶方向，效果更好。

将太阳能电池安装在电动车车身上，使太阳光能转换成电能，向电动车辅助电源充电，向主电源充电。

将小型高效率风力发电机安装在电动车上，如安装在前保险杠上等位置，在车辆行驶时，把作用在车身上的风能转换成电能向电动车辅助电源充电或向主电源充电。

将高转速比、高效率直流发电机与电动车驱动电动机配合安装，在电动车行驶过程中，由驱动电动机带动直流发电机发电，向电动车辅助电源充电，以保证控制方向的特定电动机在电动车行驶时不失去电压控制。

在电动车行驶时，通过引线弓接入外部电源，向电动车辅助电源充电或向主电源充电。

电动车的应用普及与一次充电后行驶里程的远近有着密切的关系。由于电动车比机动车行驶里程相对少得多，所以要使电动车有足够的行驶里程，以一个城市为一个活动的区域，建立众多的公用充电站，一般为10个以上。例如在城市的商业网点、工厂、学校、办公机关、旅游点、居民点的停车场及公路旁并包括城乡公路旁及高速公路旁。甚至家庭中。一般采用快速充电方式，快速充电时间为3分钟至60分钟。夜间泊车采用普通充电式较适宜，时间为2小时至8小时。

每辆电动车上均设置充电机，所以外部供电或充电站提供电压有二种方式。1、供给电动车上的充电机用的单相交流电压，频率为50赫芝或60赫芝，交流电压在12伏至250伏之间选取，电压值选取安全电压36伏或110伏较适宜。2、供给电动车上的主电源、辅助电源的电池组用的直流充电电压，电压值在12伏至250伏之间选取，一般选取36、110伏或220伏左右。

使用效果及实施例：现通过对一辆轿车（内燃式汽油厂）改装成电动车的实例，来说明电动车构成及效果。

因为电动车是采用电动机作为驱动，轿车是采用发动机作为驱动，所以电动车制造的关键问题是如何用电动机取代发动机的工作。首先确定用10千瓦电动机作为电动车驱动电动机，供给驱动电动机的主电源采用镉镍电池92只串联组成110伏直流电压，通过直交逆变器转换成频率从零至1千赫芝，电压从零伏至110伏可调的三相交流电压，对电动机转速进行控制。具体实施方案如下：

1、首先保证轿车的外形不变，车身、车门、车窗、车灯及车桥、悬架、轮胎基本保持不变。2、然后将轿车内发动机系统及有关连的部分拆除掉，如发动机、曲轴、连杆机构、配气机构、及点火系统、冷却系统、发动机润滑系统、燃料系统。对拆除空余的位置进行修整后，将镉镍电池组安装好，即牢固又要便于装卸，最好设置减震措施。3、直交逆变器应安装在距驱动电动机较近的地方，逆变器工作环境即要便于修理、又要保持清洁，而且散热条件也要良好，如仪表盘中或车座下方，这里选择了车座下方。将主电源输出的正、负二极接入逆变器，逆变器输出的三相交流电压接至电动机。并把逆变器控制电位器、显示等安装在仪表盘上。4、再将轿车传动系统中的变速器、分动器、万向传动、传动轴拆除掉，对于载客较多或客货二用的电动车一般可采用离合器，轻载微型车、轿车可不采用离合器。把10千瓦驱动电动机安装在车身后部，电动机通过齿轮直接带动主传动器，通过差速器，半轴传给车轮使车轮转动。如果电动车前后轮分别采用二部驱动电动机控制，通过调节电动机不同的转速在电动车转弯时替带差速器的功能，从而取代繁琐的机械式差速器。5、轿车的转向系统基本不变。6、轿车的制动系统基本不变。7、对仪表盘的调整，拆除掉油压表、燃油表、水温表。对里程表、速度表、信号显示调整后给予保留。将电压表、电流表、开关、电位器、显示等装配在仪表盘上。8、将充电机安装电动车内并把输入引线接至车外。如果外界提供对电池组直接充电电源，则还需在电动车内接至车外二根直流电源线。

这样一台由轿车改装而成的电动车就基本完成了。改装后的电动车车速一般在每小时30-90公里，充一次电行程在50-100公里。并可方便地启动，无级调速、停车、倒车、及能量再生。

电动车造价低，为轿车价格的三分之一或四分之一。故障率低、驾驶方便，而且无污染，是机动车发展的方向。

Claims (7)

1、本发明特征是：乘坐1人至3人的3车轮或4车轮的微型车，乘坐4人以上轿车、旅行车、吉普车，乘坐1人以上载货2吨以下的客货二用车。采用一组或二组可反复充的电池组，每组电压在12伏至250伏之间，通过逆变器转换成零伏至250伏、频率从零赫芝至4千赫芝的三相交流电压，作为电动车的主电源。

2、本发明特征是：自动控制转向是由电动车总电源或另设置的辅助电源，通过控制变换作用在特定电动机上，使电动机的转动带动转向系统工作，实现驾驶方向自动控制。电动车辅助电源采用体积小、可反复充电的单组或双组电池组。

3、本发明特征是：将太阳能电池安装在电动车车身上，使太阳光能转换成电能，向电动车辅助电源充电。

4、本发明特征是：将小型风力发电机安装在电动车车身上，把作用在车身上的风能转换成电能，向电动车辅助电源充电或向主电源充电。

5、本发明特征是：将直流发电机与电动车驱动用电动机配合安装，由驱动电动机带动直流发电机发电，向电动车辅助电源充电，以保证控制方向的特定电动机在电动车行驶时不失去电压控制。

6、本发明特征是：在电动车行驶时，通过引线弓接入外部电源，向电动车辅助电源充电或向主电源充电。

7、本发明特征是：在电动车活动区域，建立众多的公用充电站，例如：在商业网点、工厂、学校、办公机关、游游点、居民点的停车场及公路旁并包括城乡公路旁、高速公路旁。充电站提供的单相交流电压频率为50赫芝或60赫芝，电压在12伏至250伏之间选取。采用快速充电方式，快速充电时间为3分钟至60分钟。或采用普通充电方式。