CN109756013A - 一种车轮发电装置及电动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车轮外胎发电装置，包括发电单元和控制电路，所述发电单元包括金属线圈、衬板、柔性永磁铁、车轮和车轮外胎。所述车轮外胎的内壁沿周向固定设有柔性永磁铁。所述衬板连接在翼子板下端的拱形部，所述金属线圈固定设置在所述衬板上。所述控制电路包括串联的整流器、滤波器、逆变装置和电池，所述控制电路通过接收外部信号控制连接在所述金属线圈与整流器之间的控制开关的开闭，通过磁通量的变化使所述金属线圈上产生感应电流并用于对电池供电储能，以增加电动车的续航里程。在电动车正常行驶和加速过程中，控制电路处于开路，对车轮外胎不会形成电磁阻力，不额外增加行驶阻力。

Description

一种车轮发电装置及电动车
技术领域
本发明涉及电动车能量收集装置，具体涉及一种车轮发电装置及电动车。
背景技术
为了利用电动车在滑行和制动过程中的能量并为电动车的动力电池充电，现有技术是在驱动电机上设置能量回收装置，在汽车制动过程中，将机械能转化为电能进行储存，后续在行驶过程中将储存的电能传递给驱动电机转化为机械能以驱动电动车行驶，以增加电动车的续航里程。但是该装置回收能量的容量有限，同时结构和控制复杂。
专利文献CN104960419B公开了一种基于电磁感应的轮胎内能量回收装置，它包括若干个用于回收轮胎内能量的电磁感应能量回收模块、AC/DC转换器和储能元件。所有所述电磁感应能量回收模块周向均匀间隔设置于轮胎内衬，各所述电磁感应能量回收模块所包含的线圈通过导线依次串联连接，并与所述AC/DC转换器形成回路。各所述电磁感应能量回收模块将回收的电能传递给所述AC/DC转换器，所述AC/DC转换器将交流电压整合为直流电压，并将整合后的直流电压传递到所述储能元件进行存储，所述储能元件存储的电能用于为所述轮胎内的传感器进行供电。
专利文献CN105416253A公开了车辆制动能量回收装置，包括固定设置于车辆的感应线圈以及以可转动的方式同轴配合于所述感应线圈外用于使感应线圈产生感应电流的磁环。所述磁环与车轮外胎之间设有用于使车轮外胎与磁环之间柔性接合或分离的柔性离合装置，能够利用电磁感应原理在汽车制动时进行发电，并利用电磁感应原理进行无磨损制动。
上述专利文献提到的技术方案是对已产生能量的回收，均未涉及电磁铁设置在车轮外胎内而线圈设置在车轮外胎上方翼子板的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种车轮发电装置及电动车，通过磁通量的变化产生感应电流并用于对电池供电储能，以增加电动车的续航里程。
本发明所述的一种车轮发电装置，包括发电单元和控制电路，所述发电单元包括金属线圈、衬板、柔性永磁铁、车轮和车轮外胎；所述车轮外胎的内壁沿周向固定设有柔性永磁铁；所述衬板连接在翼子板下端的拱形部，所述金属线圈固定设置在所述衬板上；所述控制电路包括串联的整流器、滤波器、逆变装置和电池，所述整流器通过控制开关分别与金属线圈连接；所述控制电路通过接收外部信号控制连接在所述金属线圈与整流器之间的控制开关的开闭，通过磁通量的变化使所述金属线圈上产生感应电流并用于对电池供电储能，以增加电动车的续航里程。
进一步，柔性永磁铁的N极设置在靠近车轮外胎的内壁一侧，柔性永磁铁的S极设置在朝向车轮的轮辋一侧；
进一步，所述金属线圈采用漆包线，且呈连续弯折状。
进一步，所述逆变装置采用逆变器或DC-DC模块。
进一步，所述控制开关为继电器。
进一步，所述金属线圈设置在所述衬板靠近翼子板的一侧面上。
一种电动车，包括上述车轮发电装置。
本发明的有益效果是：
（1）由于车轮外胎的内壁沿周向固定设有柔性永磁铁且随车轮同步旋转，当汽车制动时，控制电路接收到外部信号（例如制动信号）后，控制连接在所述金属线圈与整流器之间的继电器由断开转为闭合，使穿过闭合电路的磁通量发生变化，从而在金属线圈上产生感应电流。此时的感应电流为交流电，感应电流通过整流器及滤波器后由交流电转换为稳定的低压直流电，该低压直流电再通过逆变装置逆变转换为能与电池相匹配的高压直流电，对电池供电储能，完成能量回收，以增加电动车的续航里程。
（2）在电动车正常行驶和加速过程中，控制电路处于开路，对车轮外胎不会形成电磁阻力，不额外增加行驶阻力。
附图说明
图1为车轮发电装置的装配示意图；
图2为车轮发电装置的结构示意图；
图3为图2中A-A所示的截面结构示意图；
图4为金属线圈在衬板上的布置示意图；
图5为能量回收的流程框图。
1-车体；2-金属线圈；3-衬板；4-车轮外胎；5a-柔性永磁铁的N极，5b-柔性永磁铁的S极；6-车轮。
具体实施方式
下面结合具体实施方式及附图对本技术方案作进一步说明。
实施例一
参见图1至图4，所示的一种车轮发电装置，包括发电单元和控制电路，所述发电单元包括金属线圈2、衬板3、柔性永磁铁、车轮6和车轮外胎4。
所述车轮外胎4的内壁沿周向固定设有（例如粘贴）柔性永磁铁，柔性永磁铁的N极5a设置在靠近车轮外胎的内壁一侧，柔性永磁铁的S极5b设置在朝向车轮6的轮辋一侧。
进一步地，所述柔性永磁铁沿周向一圈填充布满所述车轮外胎4的内壁。
所述衬板3可采用塑性材料，连接在车体1的翼子板下端的拱形部。所述金属线圈2可采用漆包线且优选呈连续弯折状，固定设置（例如粘贴）在所述衬板3靠近翼子板的一侧面上
所述控制电路包括串联的整流器、滤波器、逆变装置和电池。控制电路通过接收制动信号控制连接在所述金属线圈2与整流器之间的控制开关（例如继电器）的开闭。所述逆变装置采用逆变器或DC-DC模块。
利用闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在导体上产生感应电流的原理，通过磁通量的变化使所述金属线圈2上产生感应电流并用于对电池供电储能，以增加电动车的续航里程。
参见图5，一种车轮发电装置的工作过程具体如下所述：
所述车轮发电装置装配在车体1的车桥端部，数量视使用情况而定，至少装配一个。
当汽车制动时，由于惯性汽车会滑行一段距离，所述车轮6会继续转动。在此阶段，控制电路接收到外部信号（例如制动信号）后，控制连接在所述金属线圈2与整流器之间的控制开关（例如继电器）由断开转为闭合，所述柔性永磁铁随车轮6同步转动，所述金属线圈2在所述柔性永磁铁N极的5a和所述柔性永磁铁的S极5b形成的磁场中切割磁感线，使穿过闭合电路的磁通量发生变化，从而在所述金属线圈2上产生感应电流。此时的感应电流为交流电，感应电流通过整流器及滤波器由交流电转换为稳定的低压直流电，该低压直流电再通过逆变装置逆变转换为高压直流电，便于与电池匹配并对其供电储能，完成能量回收，以增加电动车的续航里程。在电动车正常行驶和加速过程中，该控制电路处于开路，对车轮外胎不会形成电磁阻力，不额外增加行驶阻力。
实施例二
一种电动车，包括上述车轮发电装置。所述车轮发电装置装配在所述电动车的车桥端部，数量视使用情况而定，至少装配一个。
当汽车制动时，由于惯性汽车会滑行一段距离，所述车轮6会继续转动。在此阶段，控制连接在所述金属线圈2与整流器之间的控制开关（例如继电器）由断开转为闭合，所述柔性永磁铁随车轮6同步转动，所述金属线圈2在所述柔性永磁铁的N极5a和所述柔性永磁铁的S极5b形成的磁场中切割磁感线，使穿过闭合电路的磁通量发生变化，从而在所述金属线圈2上产生感应电流。此时的感应电流为交流电，感应电流通过整流器及滤波器由交流电转换为稳定的低压直流电，该低压直流电再通过逆变装置逆变转换为高压直流电，便于与电池匹配并对其供电储能，完成能量回收，以增加电动车的续航里程。
以上所述仅是本技术方案的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术方案原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种车轮发电装置，其特征在于：包括发电单元和控制电路，所述发电单元包括金属线圈（2）、衬板（3）、柔性永磁铁、车轮（6）和车轮外胎（4）；所述车轮外胎（4）的内壁沿周向固定设有柔性永磁铁；所述衬板（3）连接在翼子板下端的拱形部，所述金属线圈（2）固定设置在衬板（3）上；所述控制电路包括串联的整流器、滤波器、逆变装置和电池，所述整流器通过控制开关分别与金属线圈（2）连接；所述控制电路通过接收外部信号控制连接在所述金属线圈（2）与整流器之间的控制开关的开闭，通过磁通量的变化使所述金属线圈（2）上产生感应电流并输出对电池供电储能，以增加电动车的续航里程。
2.根据权利要求1所述的车轮发电装置，其特征在于，柔性永磁铁的N极（5a）设置在靠近车轮外胎（4）的内壁一侧，柔性永磁铁的S极（5b）设置在朝向车轮（6）的轮辋一侧。
3.根据权利要求1所述的车轮发电装置，其特征在于，所述金属线圈（2）采用漆包线，且呈连续弯折状。
4.根据权利要求1所述的车轮发电装置，其特征在于，所述逆变装置采用逆变器或DC-DC模块。
5.根据权利要求1所述的车轮发电装置，其特征在于，所述控制开关为继电器。
6.根据权利要求1所述的车轮发电装置，其特征在于，所述金属线圈（2）设置在所述衬板（3）靠近翼子板的一侧面上。
7.一种电动车，其特征在于，包括如权利要求1至6任一所述的车轮发电装置。
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