CN108790922A - 一种电动汽车发电储电驱动系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车发电储电驱动系统及检测方法，包括位于汽车上的风力发电机、整流器、电池组、逆变器和驱动电机；所述风力发电机、整流器、电池组、逆变器和驱动电机依次电连接。本发明无需频繁的给电动汽车充电，就能为电动汽车提供不间断的电能，不仅给电动汽车的使用带来了便利，而且将电动汽车行驶时的风能转换为电能，节省了电能资源。

Description

一种电动汽车发电储电驱动系统及检测方法

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车发电储电驱动系统及检测方法。

背景技术

随着地球环境的日益恶化，如何节能减排，降低环境污染，已经成为世界关注的焦点问题，而传统交通运输业的迅速发展也是导致环境污染的重要因素之一。传统的汽车发动机在给汽车提供强大动力的同时也消耗了大量的能源，并排放大量尾气而导致严重的大气污染。

而发展电动汽车，采用清洁能源，已成为各国城市公共运输系统的发展方向，各国都争先恐后，投入了大量人力物力进行电动汽车的研究开发，而我国现在也有部分城市已经投放使用电动公交车，这将对降低城市环境污染发挥重要作用。

目前电动汽车通常采用蓄电池进行供电，因蓄电池内储存的电能有限，蓄电池需要进行频繁充电，不仅给汽车的使用带来了不便，且不能长时间给电动汽车提供不间断电源。

发明内容

针对以上问题的不足，本发明提供了一种电动汽车发电储电驱动系统及检测方法，无需频繁的给电动汽车充电，就能为电动汽车提供不间断的电能，不仅给电动汽车的使用带来了便利，而且将电动汽车行驶时的风能转换为电能，节省了电能资源。

为实现上述目的，本发明提供了一种电动汽车发电储电驱动系统，包括位于汽车上的风力发电机、整流器、电池组、逆变器和驱动电机；

所述风力发电机、整流器、电池组、逆变器和驱动电机依次电连接。

优选地，还包括位于汽车顶的空气动力学构件；

所述空气动力学构件包括两端开口的方形壳体，所述壳体内设有从前端开口延伸至后端开口的多块侧板，所述多块侧板将壳体的内部空间隔成多个风道格，每个风道格内均设有一台风力发电机。

优选地，所述壳体包括顶板、底板和两侧板，每块侧板竖向设置于顶板和底板之间；

每个风道格内设有一导风板，所述导风板竖向设置于顶板和底板之间；

所述导风板的前端与风道格的一侧板连接，所述导风板的后端靠近风力发电机，所述导风板与风道格的另一侧板形成一夹角，顺着风流动的方向，所述导风板与风道格的另一侧板之间的距离逐渐较小，从而将风导向风力发电机。

优选地，所述整流器包括发电机开关、熔断器、电流表、整流开关、三相整流桥、电压表、电池开关和电池熔断器；

所述风力发电机的三相输出端连接发电机开关的三相输入端，所述发电机开关的三相输出端经熔断器和电流表连接整流开关的三相输入端，所述整流开关的三相输出端连接三相整流桥的输入端，所述三相整流桥的两输出端之间设有电压表，所述三相整流桥的两输出端连接电池组。

优选地，所述三相整流桥的两个输出端连接电池组的两个输入端，电池组的两个输出端连接逆变器；

所述电池组的两个输入端或两个输出端之间并接有多个电池回路；每个电池回路包括依次串联的电池开关、电池熔断器和电池。

优选地，所述电池组包括储能电池组、转换器和驱动电池组，所述整流器、储能电池组、转换器、驱动电池组和逆变器依次电连接。

优选地，还包括太阳能发电板和太阳能控制器，所述太阳能发电板、太阳能控制器和驱动电池组依次电连接。

优选地，还包括检测控制单元，所述检测控制单元包括控制器、以及与控制器电连接的温度传感器和开关控制模块。

优选地，所述检测控制模块还包括电量检测模块和显示屏，所述电量检测模块和显示屏分别与控制器电连接。

第二方面，本发明提供了一种电动汽车发电储电检测方法，适用于第一方面所述的电动汽车发电储电驱动系统，包括以下步骤：

实时采集发电机的实时温度，对实时温度进行分析，当实时温度达到阈值温度时，控制相应的发电机开关断开；

检测储能电池组每回路电池的电池电量，当电池电量低于第一阈值电量时，控制相应的电池开关闭合，从而进行充电；当电池电量高于第二阈值电量时，控制相应的电池开关断开，从而停止充电；

检测驱动电池组每回路电池的电池电量，并通过显示器进行显示，当电池电量低于第三阈值电量时，控制相应的电池开关断开，同时控制驱动电池组另一回路相对应的电池开关闭合，从而为驱动电机进行不间断供电。

由上述方案可知，本发明的有益效果：无需频繁的给电动汽车充电，就能为电动汽车提供不间断的电能，不仅给电动汽车的使用带来了便利，而且将电动汽车行驶时的风能转换为电能，节省了电能资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例中电动汽车发电储电驱动系统的结构图一；

图2为本实施例中电动汽车发电储电驱动系统的结构图二；

图3为本实施例中空气动力学构件的结构图一；

图4为本实施例中空气动力学构件的结构图二；

图5为本实施例中整流器的电路结构图；

图6为本实施例中电池组(或储能电池组或驱动电池组)的电路结构图；

图7为本实施例中开关控制模块的电路结构图；

图8为本实施例中电动汽车发电储电检测方法的流程图。

附图标记：

1-壳体、2-顶板、3-底板、4-侧板、5-导风板、6-风力发电机

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

实施例一：

本实施例提供了一种电动汽车发电储电驱动系统，如图1所示，包括位于汽车上的风力发电机6、整流器、电池组、逆变器和驱动电机；

所述风力发电机6、整流器、电池组、逆变器和驱动电机依次电连接。

所述电动汽车发电储电驱动系统还包括位于汽车顶的空气动力学构件；

如图3和图4所示，所述空气动力学构件包括两端开口的方形壳体1，所述壳体1内设有从前端开口延伸至后端开口的多块侧板4，所述多块侧板4将壳体1的内部空间隔成多个风道格，每个风道格内均设有一台风力发电机6。

所述壳体1包括顶板2、底板3和两侧板4，每块侧板4竖向设置于顶板2和底板3之间；

每个风道格内设有一导风板5，所述导风板5竖向设置于顶板2和底板3之间；所述导风板5的前端与风道格的一侧板4连接，所述导风板5的后端靠近风力发电机6，所述导风板5与风道格的另一侧板4形成一夹角，顺着风流动的方向，所述导风板5与风道格的另一侧板4之间的距离逐渐较小，从而将风导向风力发电机6。

本实施中，所述风道格的个数可根据实际需要进行设置，本实施例的空气动力学构件设置有三个风道格，因此设置有三台风力发电机6。电动汽车的前进的过程中，利用电动汽车前进时来自空气的阻力，用空气动力学构件更多的收集风力来驱动多台风力发电机6工作发电。因为风力发电机6产生的电能不稳定，利用整流器将电池储存于电池组中，逆变器将电池组的电压转换为驱动电机所需的电压，从而为驱动电机供电，驱动电机与转差速器等机械构件相连驱动车轮。

其中，如图5所示，所述整流器包括发电机开关、熔断器、电流表、整流开关、三相整流桥、电压表、电池开关和电池熔断器；

所述风力发电机6的三相输出端连接发电机开关的三相输入端，所述发电机开关的三相输出端经熔断器和电流表连接整流开关的三相输入端，所述整流开关的三相输出端连接三相整流桥的输入端，所述三相整流桥的两输出端之间设有电压表，所述三相整流桥的两输出端连接电池组。

如图6所示，所述三相整流桥的两个输出端连接电池组的两个输入端，电池组的两个输出端连接逆变器的输入端，逆变器的输出端连接驱动电机；所述电池组的两个输入端或两个输出端之间并接有三个电池回路；每个电池回路包括依次串联的电池开关K0、电池熔断器FU0和电池。

本实施例的风力发电机6和发电机开关数量可根据实际需要设置，本实施例设置了三台风力发电机6和三个发电机开关，如图4所示，为三台风力发电机6和三个发电机开关的整流器结构图，风力发电机6F1、风力发电机6F2、风力发电机6F3分别连接发电机开关K1、发电机开关K2、发电机开关K3的输入端；发电机开K1、发电机开K2、发电机开K3的输出端并接后经熔断器(熔断器FU1、熔断器FU2和熔断器FU3)和电流表(电流表A1、电流表A2和电流表A3)连接整流K4的输入端；整流开关K4的输出端连接三相整流桥D1的输入端，三相整流桥D1的两输出端之间设有电压表V1。本实施例的整流器将风力发电机6输出的三相电整流为直流电存储于电池组中。

本实施例的电池组包括多个并接的电池回路，每个回路上的多个电池组成了一个电池模块，因此电池组包括多个电池模块，均可为后续的负载(驱动电机等)供电。本实施例应用的逆变器为现有的逆变器设备。

综上所述，应用本实施例的系统，无需频繁的给电动汽车充电，就能为电动汽车提供不间断的电能，不仅给电动汽车的使用带来了便利，而且将电动汽车行驶时的风能转换为电能，节省了电能资源。

实施例二：

本实施例提供了一种电动汽车发电储电驱动系统，如图2所示，包括位于汽车上的风力发电机6、整流器、电池组、逆变器、驱动电机、太阳能发电板和太阳能控制器；

所述风力发电机6、整流器、电池组、逆变器和驱动电机依次电连接。

其中，所述电池组包括储能电池组、转换器和驱动电池组，因此所述风力发电机6、整流器、储能电池组、转换器、驱动电池组、逆变器和驱动电机依次电连接，所述太阳能发电板、太阳能控制器和驱动电池组依次电连接。

本实施例的所述电动汽车发电储电驱动系统还包括位于汽车顶的空气动力学构件；

如图3和图4所示，所述空气动力学构件包括两端开口的方形壳体1，所述壳体1内设有从前端开口延伸至后端开口的多块侧板4，所述多块侧板4将壳体1的内部空间隔成多个风道格，每个风道格内均设有一台风力发电机6。

所述壳体1包括顶板2、底板3和两侧板4，每块侧板4竖向设置于顶板2和底板3之间；

每个风道格内设有一导风板5，所述导风板5竖向设置于顶板2和底板3之间；所述导风板5的前端与风道格的一侧板4连接，所述导风板5的后端靠近风力发电机6，所述导风板5与风道格的另一侧板4形成一夹角，顺着风流动的方向，所述导风板5与风道格的另一侧板4之间的距离逐渐较小，从而将风导向风力发电机6。

本实施中，所述风道格的个数可根据实际需要进行设置，本实施例的空气动力学构件设置有三个风道格，因此设置有三台风力发电机6。电动汽车的前进的过程中，利用电动汽车前进时来自空气的阻力，用空气动力学构件更多的收集风力来驱动多台风力发电机6工作发电。因为风力发电机6产生的电能不稳定，利用整流器将电池储存于储能电池组中，因此储能电池组的电压高于驱动电池组的电压，因此储能电池组中的电能通过转换器存放到驱动电池组中，逆变器将驱动电池组的电压转换为驱动电机所需的电压，从而为驱动电机供电，驱动电机与转差速器等机械构件相连驱动车轮。

其中，如图5所示，所述整流器包括发电机开关、熔断器、电流表、整流开关、三相整流桥、电压表、电池开关和电池熔断器；

所述风力发电机6的三相输出端连接发电机开关的三相输入端，所述发电机开关的三相输出端经熔断器和电流表连接整流开关的三相输入端，所述整流开关的三相输出端连接三相整流桥的输入端，所述三相整流桥的两输出端之间设有电压表，所述三相整流桥的两输出端连接储能电池组。

本实施例的风力发电机6和发电机开关数量可根据实际需要设置，本实施例设置了三台风力发电机6和三个发电机开关，如图4所示，为三台风力发电机6和三个发电机开关的整流器结构图，风力发电机6F1、风力发电机6F2、风力发电机6F3分别连接发电机开关K1、发电机开关K2、发电机开关K3的输入端；发电机开K1、发电机开K2、发电机开K3的输出端并接后经熔断器(熔断器FU1、熔断器FU2和熔断器FU3)和电流表(电流表A1、电流表A2和电流表A3)连接整流K4的输入端；整流开关K4的输出端连接三相整流桥D1的输入端，三相整流桥D1的两输出端之间设有电压表V1。本实施例的整流器将风力发电机6输出的三相电整流为直流电存储于储能电池组中，本实施中储能电池组和驱动电池组之间的转换器采集的是现有技术。

如图6所示，所述三相整流桥的两个输出端连接储能电池组的两个输入端，储能电池组的两个输出端连接转换器的输入端，转换器的输出端连接驱动电池组的输入端；所述储能电池组的两个输入端或两个输出端之间并接有三个电池回路；每个电池回路包括依次串联的电池开关K0、电池熔断器FU0和电池。

本实施例的储能电池组包括多个并接的电池回路，每个回路上的多个电池组成了一个电池模块，因此电池组包括多个电池模块，均可为后续的负载(驱动电机等)供电。驱动电池组的结构与储能电池组的结构相同。本实施例应用的逆变器为现有的逆变器设备。

本实施例的电动汽车发电储电驱动系统还包括检测控制单元，所述检测控制单元包括控制器，以及与控制器电连接的温度传感器、开关控制模块、电量检测模块和显示屏，所述温度传感器、开关控制模块、电量检测模块和显示屏分别与控制器电连接。控制器采用MCU或电动汽车的ECU，温度传感器位于发电机上，用于检测发电机的温度，电量检测模块采用检测电池电量的现有技术。

其中，如图7所示，所述开关控制模块包括多个相同的控制回路，每个控制回路包括三极管Q1、继电器RL1和接触线圈KM1；

所述控制器的一个控制端经电阻R1接三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极控制继电器RL1的线圈电源通断，所述继电器RL1的常开触点接220V电源的火线、常闭触点经电阻R2接地，所述继电器RL1的公共触点接接触线圈KM1的一端，所述接触线圈KM1的另一端接220V电源的零线；控制器通过控制接触线圈KM1的带电或不带电来控制发电机开关的通断。

所述检测控制单元进行检测控制时，如图8所示，包括以下步骤：

S1，实时采集发电机的实时温度，对实时温度进行分析，当实时温度达到阈值温度时，控制相应的发电机开关断开。

S2，检测储能电池组每回路电池的电池电量，当电池电量低于第一阈值电量时，控制相应的电池开关闭合，从而进行充电；当电池电量高于第二阈值电量时，控制相应的电池开关断开，从而停止充电；

S3，检测驱动电池组每回路电池的电池电量，并通过显示器进行显示，当电池电量低于第三阈值电量时，控制相应的电池开关断开，同时控制驱动电池组另一回路相对应的电池开关闭合，从而为驱动电机进行不间断供电。

本实施例中，每个风力发电机6上的温度传感器采集本风力发电机6的实时温度，当实时温度达到阈值温度，控制器通过控制接触线圈带电，从而控制接触线圈对应的发电机开关断开，直到风力发电机6异常情况排除。本系统还检测电池电量，当储能电池组的每一回路上的电池模块的电量过低或电量充足时，则通过控制接触线圈来控制相应的电池开关闭合或断开，从而进行充电或停止充电；当驱动电池组的每一回路上的电池模块的电量过低时，则控制相应的电池开关断开，同时控制驱动电池组另一回路相对应的电池开关闭合，从而为驱动电机进行不间断供电。

综上所述，应用本实施例的系统，无需频繁的给电动汽车充电，就能为电动汽车提供不间断的电能，不仅给电动汽车的使用带来了便利，而且将电动汽车行驶时的风能转换为电能，节省了电能资源。本实施例还能检测发电机的温度，温度异常时控制发电机停止工作，还能检测电池电量，从而保持稳定的电能供应，提高供电的可靠性。

实施例三：

本实施例提供了一种电动汽车发电储电检测方法，适用于实施例一和实施例二所述的电动汽车发电储电驱动系统，如图8所示，包括以下步骤：

实时采集发电机的实时温度，对实时温度进行分析，当实时温度达到阈值温度时，控制相应的发电机开关断开；

检测储能电池组每回路电池的电池电量，当电池电量低于第一阈值电量时，控制相应的电池开关闭合，从而进行充电；当电池电量高于第二阈值电量时，控制相应的电池开关断开，从而停止充电；

检测驱动电池组每回路电池的电池电量，并通过显示器进行显示，当电池电量低于第三阈值电量时，控制相应的电池开关断开，同时控制驱动电池组另一回路相对应的电池开关闭合，从而为驱动电机进行不间断供电。

本实施例中，每个风力发电机6上的温度传感器采集本风力发电机6的实时温度，当实时温度达到阈值温度，控制器通过控制接触线圈带电，从而控制接触线圈对应的发电机开关断开，直到风力发电机6异常情况排除。本系统还检测电池电量，当储能电池组的每一回路上的电池模块的电量过低或电量充足时，则通过控制接触线圈来控制相应的电池开关闭合或断开，从而进行充电或停止充电；当驱动电池组的每一回路上的电池模块的电量过低时，则控制相应的电池开关断开，同时控制驱动电池组另一回路相对应的电池开关闭合，从而为驱动电机进行不间断供电。

综上所述，应用本实施例的系统，无需频繁的给电动汽车充电，就能为电动汽车提供不间断的电能，不仅给电动汽车的使用带来了便利，而且将电动汽车行驶时的风能转换为电能，节省了电能资源。本实施例还能检测发电机的温度，温度异常时控制发电机停止工作，还能检测电池电量，从而保持稳定的电能供应，提高供电的可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种电动汽车发电储电驱动系统，其特征在于，包括位于汽车上的风力发电机、整流器、电池组、逆变器和驱动电机；

所述风力发电机、整流器、电池组、逆变器和驱动电机依次电连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车发电储电驱动系统，其特征在于，还包括位于汽车顶的空气动力学构件；

所述空气动力学构件包括两端开口的方形壳体，所述壳体内设有从前端开口延伸至后端开口的多块侧板，所述多块侧板将壳体的内部空间隔成多个风道格，每个风道格内均设有一台风力发电机。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车发电储电驱动系统，其特征在于，所述壳体包括顶板、底板和两侧板，每块侧板竖向设置于顶板和底板之间；

每个风道格内设有一导风板，所述导风板竖向设置于顶板和底板之间；

所述导风板的前端与风道格的一侧板连接，所述导风板的后端靠近风力发电机，所述导风板与风道格的另一侧板形成一夹角，顺着风流动的方向，所述导风板与风道格的另一侧板之间的距离逐渐较小，从而将风导向风力发电机。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车发电储电驱动系统，其特征在于，所述整流器包括发电机开关、熔断器、电流表、整流开关、三相整流桥、电压表、电池开关和电池熔断器；

所述风力发电机的三相输出端连接发电机开关的三相输入端，所述发电机开关的三相输出端经熔断器和电流表连接整流开关的三相输入端，所述整流开关的三相输出端连接三相整流桥的输入端，所述三相整流桥的两输出端之间设有电压表，所述三相整流桥的两输出端连接电池组。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车发电储电驱动系统，其特征在于，所述三相整流桥的两个输出端连接电池组的两个输入端，电池组的两个输出端连接逆变器；

所述电池组的两个输入端或两个输出端之间并接有多个电池回路；每个电池回路包括依次串联的电池开关、电池熔断器和电池。

6.根据权利要求4所述的一种电动汽车发电储电驱动系统，其特征在于，所述电池组包括储能电池组、转换器和驱动电池组，所述整流器、储能电池组、转换器、驱动电池组和逆变器依次电连接。

7.根据权利要求6所述的一种电动汽车发电储电驱动系统，其特征在于，还包括太阳能发电板和太阳能控制器，所述太阳能发电板、太阳能控制器和驱动电池组依次电连接。

8.根据权利要求1所述的一种电动汽车发电储电驱动系统，其特征在于，还包括检测控制单元，所述检测控制单元包括控制器、以及与控制器电连接的温度传感器和开关控制模块。

9.根据权利要求8所述的一种电动汽车发电储电驱动系统，其特征在于，所述检测控制模块还包括电量检测模块和显示屏，所述电量检测模块和显示屏分别与控制器电连接。

10.一种电动汽车发电储电检测方法，适用于权利要求1-9任一项所述的电动汽车发电储电驱动系统，其特征在于，包括以下步骤：

实时采集发电机的实时温度，对实时温度进行分析，当实时温度达到阈值温度时，控制相应的发电机开关断开；

检测储能电池组每回路电池的电池电量，当电池电量低于第一阈值电量时，控制相应的电池开关闭合，从而进行充电；当电池电量高于第二阈值电量时，控制相应的电池开关断开，从而停止充电；

检测驱动电池组每回路电池的电池电量，并通过显示器进行显示，当电池电量低于第三阈值电量时，控制相应的电池开关断开，同时控制驱动电池组另一回路相对应的电池开关闭合，从而为驱动电机进行不间断供电。