CN111376729A - 一种提升电池续航能力的车辆系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种提升电池续航能力的车辆系统，在车轮上设置有相对转动的永磁体和铁芯线圈，在车辆制动时，将线圈闭合，即可产生电能并回收利用，以增加车辆的形式里程。同时也增加了制动力，提高对车辆的制动效果，并且，可以根据车速以及期望制动力，来改变永磁体与铁芯线圈之间的交错距离，也就是改变电磁制动力和瞬时发电量，起到制动和发电量之间的最优平衡，本发明解决了新能源汽车车载电池续航能力不足的技术问题。

Description

一种提升电池续航能力的车辆系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种提升电池续航能力的车辆系统。
背景技术
面对全球范围日益严峻的能源形势和环保压力，世界主要汽车生产国都把新能源汽车产业进展作为提高产业竞争力、保持经济社会可持续进展的重大战略举措。我国新能源汽车产业进展尚处于起步阶段，当前面对的进展近况主要是资金、人才均有较大缺口；市场宣传力度还不够，新能源汽车的技术还未取得全面突破，从而方方面面限制了新能源汽车的进一步推广应用。但我国作为新能源消费大国，进展新能源汽车产业是低碳经济时代必然的选择，因此需要进一步完善新能源汽车技术、消费市场环境，同时，新能源汽车的产业进展也将是汽车行业的新向导。
目前新能源汽车的续航里程一直是行业内的一个诟病，是限制新能源汽车推广的主要因素。针对这一问题，急需提升车载电池的续航能力，以将新能源汽车普及应用。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明的目的是提供一种提升电池续航能力的车辆系统，在车轮上设置有相对转动的永磁体和铁芯线圈，在车辆制动时，将线圈闭合，即可产生电能并回收利用，以增加车辆的形式里程。同时也增加了制动力，提高对车辆的制动效果，并且，可以根据车速以及期望制动力，来改变永磁体与铁芯线圈之间的交错距离，也就是改变电磁制动力和瞬时发电量，起到制动和发电量之间的最优平衡，本发明解决了新能源汽车车载电池续航能力不足的技术问题。
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种提升电池续航能力的车辆系统，包括：
前悬挂，其上设置有与车辆动力系统传动连接的旋转半轴，所述前悬挂的两端纵向设置一第一支撑板，所述旋转半轴横向贯穿所述第一支撑板，且所述旋转半轴的外侧端上设置有第一车轮，所述第一车轮与所述旋转半轴同步转动；所述旋转半轴外周的所述第一支撑板侧壁上对称设置有若干对第一永磁体，所述第一永磁体横向朝所述第一车轮方向延伸一定距离，所述第一永磁体内侧的所述旋转半轴上轴向伸缩设置一第一铁芯线圈；
后悬挂，其两端纵向设置一第二支撑板，所述第二支撑板外侧壁上横向设置一轴体，且所述轴体的外侧端上转动设置有第二车轮；所述轴体外周的所述第二车轮侧壁上对称设置有若干对第二永磁体，所述第二永磁体横向朝所述第二支撑板方向延伸一定距离，所述第二永磁体内侧的所述轴体上轴向伸缩设置一第二铁芯线圈；以及
底盘，其水平设置在所述前悬挂和后悬挂的减振机构上，所述底盘上设置有一充电管理模块，所述充电管理模块的输入端与各个所述铁芯线圈的输出端连接，所述充电管理模块的输出端连接一电容器，所述电容器的输出端连接车载电池。
优选的，所述旋转半轴通过轴承转动设置在所述第一支撑板上，所述旋转半轴的轴向内侧端联动在所述车辆动力系统上，位于所述第一支撑板外侧的所述旋转半轴的轴身上轴向凸出设置有若干第一导向凸起，所述第一导向凸起的长度不小于所述第一永磁体长度的一半。
优选的，所述第二车轮通过轴承转动设置在所述轴体的外侧端上，所述轴体的内侧端与所述第二支撑板外侧壁固定，位于所述第二支撑板外侧的所述轴体的轴身上轴向凸出设置有若干第二导向凸起，所述第二导向凸起的长度不小于所述第二永磁体长度的一半。
优选的，各个所述铁芯线圈的结构一致，所述铁芯线圈包括铁芯和绕设在所述铁芯上的线圈，所述铁芯轴中心贯穿开设一轴孔，所述轴孔的内壁上轴向开设有若干导向槽，所述导向槽卡设在所在位置处的所述导向凸起上。
优选的，所述第一铁芯线圈上的线圈输出端通过第一开关与所述充电管理模块的输入端连接，所述第二铁芯线圈上的线圈输出端通过第二开关与所述充电管理模块的输入端连接。
优选的，各个所述永磁体的结构一致，所述永磁体的长度不小于所述铁芯的轴向长度，所述永磁体对称分布在所述铁芯线圈的外周，所述永磁体与铁芯线圈同轴相对转动。
优选的，所述旋转半轴外周的所述第一车轮侧壁上至少设置有一个第一伸缩驱动机构，所述第一伸缩驱动机构的伸缩方向与所述永磁体的长度方向一致，且所述第一伸缩驱动机构的伸缩距离不小于所述永磁体长度的一半，所述第一伸缩驱动机构的伸缩端连接在所述第一铁芯线圈的铁芯轴向外侧壁上。
优选的，所述轴体外周的所述第二支撑板外侧壁上至少设置有一个第二伸缩驱动机构，所述第二伸缩驱动机构的伸缩方向与所述永磁体的长度方向一致，且所述第二伸缩驱动机构的伸缩距离不小于所述永磁体长度的一半，所述第二伸缩驱动机构的伸缩端连接在所述第二铁芯线圈的铁芯轴向内侧壁上。
优选的，所述充电管理模块包括依次连接的稳压模块、AC/DC变换模块和DC/DC变换模块，各个所述线圈通过对应所述开关与所述稳压模块的输入端连接，所述DC/DC变换模块的输出端与所述电容器输入端连接。
优选的，还包括一控制单元，其分别与所述伸缩驱动机构、开关的控制端连接，所述控制单元与车辆控制系统通信连接。
与现有技术相比，本发明包含的有益效果在于：
1、本发明在车轮上设置有相对转动的永磁体和铁芯线圈，在车辆制动时，将线圈闭合，将制动能转换成电能并回收利用，以增加车辆的形式里程；
2、通过将制动能转换成电能过程中，永磁体与铁芯线圈之间产生一阻碍车轮转动的电磁制动力，也就是增加了对车轮的总体制动力，提高对车辆的制动效果；
3、可以根据车速以及期望制动力来改变永磁体与铁芯线圈之间的交错距离，也就是改变电磁制动力和瞬时发电量，起到制动和发电量之间的最优平衡，增加对制动能的回收效率，提高车载电池续航里程，同时有效提高的制动效果，提升车辆运行安全性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是底盘与前后悬挂的连接结构示意图；
图2是图1中局部A的结构示意图；
图3是后悬挂及其第二车轮的安装结构示意图；
图4是铁芯线圈与转轴的结构示意图；
图5是铁芯线圈与转轴的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明文字能够据以实施。
实施例一
车辆前轮驱动时，如图1-5所示，本发明提供了一种提升电池续航能力的车辆系统，包括悬挂以及安装在悬挂上的底盘100，具体的，前悬挂200上设置有与车辆动力系统传动连接的旋转半轴230，动力系统驱动两侧的旋转半轴230转动。
所述前悬挂200的两端纵向设置一第一支撑板220，所述旋转半轴230横向贯穿所述第一支撑板220，且所述旋转半轴230的外侧端上设置有第一车轮210，所述第一车轮210与所述旋转半轴230同步转动，进而驱动车辆行驶。
具体的，所述旋转半轴230通过轴承转动设置在所述第一支撑板220上，且旋转半轴230的两端都凸出于第一支撑板220，所述旋转半轴230的轴向内侧端联动在所述车辆动力系统上，旋转半轴230的外侧端连接第一车轮210，车辆动力系统带动旋转半轴230转动在第一支撑板220上，进而带动第一车轮210转动。
所述旋转半轴230外周的所述第一支撑板220侧壁上对称设置有若干对第一永磁体240，所述第一永磁体240横向朝所述第一车轮210方向延伸一定距离，所述第一永磁体240内侧的所述旋转半轴230上轴向伸缩设置一第一铁芯线圈250，第一铁芯线圈250随旋转半轴230同步转动，而第一永磁体240的位置固定，从而使得第一铁芯线圈250相对旋转在第一永磁体240内侧空间，当第一铁芯线圈250闭合时，随着第一铁芯线圈250和第一永磁体240的相对转动，使得在第一铁芯线圈250上产生电能，将此再生电能回收至车载电池中，即可增加车辆的续航里程。
相应的，后悬挂300两端纵向设置一第二支撑板320，所述第二支撑板320外侧壁上横向设置一轴体330，且所述轴体330的外侧端上转动设置有第二车轮310；具体的，所述轴体330的内侧端与所述第二支撑板320外侧壁固定，所述第二车轮310通过轴承转动设置在所述轴体330的外侧端上，随着车辆的运行，带动第二车轮310转动在轴体330外侧端上。
所述轴体330外周的所述第二车轮310侧壁上对称设置有若干对第二永磁体340，所述第二永磁体340横向朝所述第二支撑板320方向延伸一定距离，所述第二永磁体340内侧的所述轴体330上轴向伸缩设置一第二铁芯线圈350。
第二永磁体340随第二车轮310同步转动，而第二铁芯线圈350的位置固定，从而使得第二铁芯线圈350相对旋转在第二永磁体340内侧空间，当第二铁芯线圈350闭合时，随着第二铁芯线圈350和第二永磁体340的相对转动，使得在第二铁芯线圈350上产生电能，将此再生电能回收至车载电池中，即可增加车辆的续航里程。
底盘100具体水平设置在所述前悬挂200和后悬挂300的减振机构上，所述底盘100上设置有一充电管理模块510，所述充电管理模块510的输入端与各个所述铁芯线圈的输出端连接，所述充电管理模块510的输出端连接一电容器520，所述电容器520的输出端连接车载电池。
所述充电管理模块510包括依次连接的稳压模块、AC/DC变换模块和DC/DC变换模块，各个铁芯线圈的再生电能经过充电管理模块510处理后，充入至电容器520中，再由电容器520将电能充入至车载电池中，以提高车载电池的续航里程。
上述技术方案中，如图4所示，各个所述铁芯线圈和所在位置处转轴430的配合结构一致，所述铁芯线圈包括铁芯420和绕设在所述铁芯420上的线圈410，所述铁芯420轴中心贯穿开设一轴孔，所在位置处的转轴430的轴身上轴向凸出设置有若干导向凸起450，导向凸起450的长度不小于永磁体长度的一半。
所述轴孔的内壁上轴向开设有若干与所述导向凸起450对应的导向槽，所述导向槽卡设在所在位置处的所述导向凸起上。
由于导向凸起450和导向槽的限位和导向作用，使得铁芯线圈与所在位置处转轴430同步转动，且铁芯线圈可以沿着所述导向凸起450和导向槽的方向在转轴430上轴向移动，以改变与外侧空间永磁体之间的交错距离，也就是改变铁芯线圈外周空间的磁场的覆盖面积，从而改变铁芯线圈所受的电磁力和瞬时发电量。
为了将铁芯线圈轴向移动在所在位置处转轴430上，在铁芯线圈轴向一侧设置一伸缩驱动机构，该伸缩驱动机构与对应铁芯线圈的径向位置相对保持不变，该伸缩驱动机构的伸缩端与该铁芯线圈的铁芯420轴向连接，具体的，在铁芯420轴向一侧外设一联动杆440，该联动杆440与所在位置处转轴430的轴向一致，联动杆440的另一端与该伸缩驱动机构的伸缩端连接，从而实现通过伸缩驱动机构控制铁芯线圈在所在位置处转轴430上的相对位置。
由于铁芯线圈外周空间的永磁体的径向位置不变，当铁芯线圈在所在位置处转轴430上的相对轴向位置改变时，即可改变铁芯线圈与对应永磁体的相对轴向位置，最终改变铁芯线圈与外侧空间永磁体之间的交错距离，以根据实际情况来调整铁芯线圈所受的电磁力和瞬时发电量。
具体的，上述技术方案中，位于所述第一支撑板220外侧的所述旋转半轴230的轴身上轴向凸出设置有若干第一导向凸起，所述第一导向凸起的长度不小于所述第一永磁体240长度的一半。第一铁芯线圈250设置在第一导向凸起上，使得第一铁芯线圈250与旋转半轴230同步转动，且第一铁芯线圈250可以沿着第一导向凸起轴向移动在旋转半轴230上，以改变第一铁芯线圈250与第一永磁体240之间的相对交错距离。
位于所述第二支撑板320外侧的所述轴体330的轴身上轴向凸出设置有若干第二导向凸起，所述第二导向凸起的长度不小于所述第二永磁体340长度的一半。第二铁芯线圈350设置在第二导向凸起上，使得第二铁芯线圈350与旋转半轴230在径向上保持相对静止，且第二铁芯线圈350可以沿着第二导向凸起轴向移动在轴体330上，以改变第二铁芯线圈350与第二永磁体340之间的相对交错距离。
为了实现将第一铁芯线圈250轴向移动在旋转半轴230上，在所述旋转半轴230外周的所述第一车轮210侧壁上至少设置有一个第一伸缩驱动机构221，所述第一伸缩驱动机构221的伸缩方向与所述永磁体的长度方向一致，且所述第一伸缩驱动机构221的伸缩距离不小于所述永磁体长度的一半，所述第一伸缩驱动机构211的伸缩端通过一第一联动杆222连接在所述第一铁芯线圈250的铁芯轴向外侧壁上，从而通过第一伸缩驱动机构221来控制第一铁芯线圈250在旋转半轴230上轴向相对位置。
所述轴体330外侧的所述第二支撑板320外侧壁上至少设置有一个第二伸缩驱动机构321，所述第二伸缩驱动机构321的伸缩方向与所述永磁体的长度方向一致，且所述第二伸缩驱动机构321的伸缩距离不小于所述永磁体长度的一半，所述第二伸缩驱动机构321的伸缩端通过一第二联动杆322连接在第二铁芯线圈350的铁芯轴向内侧壁上，从而通过第二伸缩驱动机构321来控制第二铁芯线圈350在轴体330上轴向相对位置。
所述永磁体对称分布在所述铁芯420线圈410的外周，所述永磁体与铁芯420线圈410同轴相对转动，使得线圈发电，将电能回收至电容器520中。各个所述永磁体的结构一致，所述永磁体的长度不小于所述铁芯420的轴向长度，使得永磁体在轴向可以完全覆盖在其内侧空间的铁芯线圈，而铁芯线圈的轴向移动距离不小于永磁体长度的一半，也就是不小于铁芯420轴向长度的一半，使得永磁体与铁芯线圈在轴向上有至少铁芯420轴向长度一半的调整空间，以改变铁芯线圈所受的电磁阻力以及线圈上的瞬时发电量。
本实施例中，所述第一铁芯线圈250上的线圈输出端通过第一开关与所述充电管理模块510的输入端连接，所述第二铁芯线圈350上的线圈输出端通过第二开关与所述充电管理模块510的输入端连接。
各个开关闭合时，且铁芯线圈与永磁体发生相对转动时，即可将四个线圈上的发电量集中传输至充电管理模块510中，具体的，各个所述线圈410通过对应所述开关与所述稳压模块的输入端连接，经过稳压模块稳压后，由AC/DC变换模块将再生电能整流后，并经过DC/DC变换模块调压后，充入至电容器520中，由电容器520为车载电池补充电能，提高车载电池的续航能力。
本发明中还包括一控制单元，用于控制所述伸缩驱动机构、开关的动作过程，所述控制单元与车辆控制系统通信连接，以同步接收车辆的车速以及其他控制信息。正常状态下，各个开关处于断开状态，铁芯线圈与在所在位置处的永磁体处于半交错状态；当驾驶员踩下刹车时，控制单元同步控制各个开关闭合，并且，根据此刻车辆的行驶速度和期望制动力来调整铁芯线圈与在所在位置处的永磁体的交错距离，期望制动力与刹车踏板踩下深度成正比。
车辆制动时，如果车速越高，则通过伸缩驱动机构来调整铁芯线圈在所在转轴上的轴向位置，使得铁芯线圈与在所在位置处的永磁体之间的交错距离增加；如果期望制动力越大，则对应的，将铁芯线圈与在所在位置处的永磁体之间的交错距离增加。
当开关闭合时，如果车速越快，则由于铁芯线圈与永磁体之间的相对转动速度越快，铁芯线圈所受的电磁阻力越大，配合对车轮的机械制动力，以提高对车辆的制动效果，提高车辆运行安全性，同时，由于铁芯线圈与永磁体之间的相对转动速度的增加，线圈上的瞬时发电量也越大，有效将车辆的制动能回收至电容器520中。
由此可见，通过设置相对转动的铁芯线圈与永磁体，配合调整铁芯线圈与永磁体之间的交错距离，在提高对车辆制动效果的同时，还可以将车辆的制动能有效回收，以增加车载电池的续航能力。
实施例二
当车辆为四轮驱动时，将实施例一中后悬挂300及其与第二车轮310的配合结构都换成前悬挂200及其与第一车轮210的配合结构即可，通过铁芯线圈与永磁体可以同时对四个驱动轮进行制动辅助以及制动能量有效回收，增加车载电池续航里程。
由上所述，本发明在车轮上设置有相对转动的永磁体和铁芯线圈，在车辆制动时，将线圈闭合，将制动能转换成电能并回收利用，以增加车辆的形式里程；并且，通过将制动能转换成电能过程中，永磁体与铁芯线圈之间产生一阻碍车轮转动的电磁制动力，也就是增加了对车轮的总体制动力，提高对车辆的制动效果；进一步的，可以根据车速以及期望制动力来改变永磁体与铁芯线圈之间的交错距离，也就是改变电磁制动力和瞬时发电量，起到制动和发电量之间的最优平衡，增加对制动能的回收效率，提高车载电池续航里程，同时有效提高的制动效果，提升车辆运行安全性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易的实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种提升电池续航能力的车辆系统，其特征在于，包括：
前悬挂，其上设置有与车辆动力系统传动连接的旋转半轴，所述前悬挂的两端纵向设置一第一支撑板，所述旋转半轴横向贯穿所述第一支撑板，且所述旋转半轴的外侧端上设置有第一车轮，所述第一车轮与所述旋转半轴同步转动；所述旋转半轴外周的所述第一支撑板侧壁上对称设置有若干对第一永磁体，所述第一永磁体横向朝所述第一车轮方向延伸一定距离，所述第一永磁体内侧的所述旋转半轴上轴向伸缩设置一第一铁芯线圈；
后悬挂，其两端纵向设置一第二支撑板，所述第二支撑板外侧壁上横向设置一轴体，且所述轴体的外侧端上转动设置有第二车轮；所述轴体外周的所述第二车轮侧壁上对称设置有若干对第二永磁体，所述第二永磁体横向朝所述第二支撑板方向延伸一定距离，所述第二永磁体内侧的所述轴体上轴向伸缩设置一第二铁芯线圈；以及
底盘，其水平设置在所述前悬挂和后悬挂的减振机构上，所述底盘上设置有一充电管理模块，所述充电管理模块的输入端与各个所述铁芯线圈的输出端连接，所述充电管理模块的输出端连接一电容器，所述电容器的输出端连接车载电池。
2.如权利要求1所述的提升电池续航能力的车辆系统，其特征在于，所述旋转半轴通过轴承转动设置在所述第一支撑板上，所述旋转半轴的轴向内侧端联动在所述车辆动力系统上，位于所述第一支撑板外侧的所述旋转半轴的轴身上轴向凸出设置有若干第一导向凸起，所述第一导向凸起的长度不小于所述第一永磁体长度的一半。
3.如权利要求2所述的提升电池续航能力的车辆系统，其特征在于，所述第二车轮通过轴承转动设置在所述轴体的外侧端上，所述轴体的内侧端与所述第二支撑板外侧壁固定，位于所述第二支撑板外侧的所述轴体的轴身上轴向凸出设置有若干第二导向凸起，所述第二导向凸起的长度不小于所述第二永磁体长度的一半。
4.如权利要求3所述的提升电池续航能力的车辆系统，其特征在于，各个所述铁芯线圈的结构一致，所述铁芯线圈包括铁芯和绕设在所述铁芯上的线圈，所述铁芯轴中心贯穿开设一轴孔，所述轴孔的内壁上轴向开设有若干导向槽，所述导向槽卡设在所在位置处的所述导向凸起上。
5.如权利要求4所述的提升电池续航能力的车辆系统，其特征在于，所述第一铁芯线圈上的线圈输出端通过第一开关与所述充电管理模块的输入端连接，所述第二铁芯线圈上的线圈输出端通过第二开关与所述充电管理模块的输入端连接。
6.如权利要求5所述的提升电池续航能力的车辆系统，其特征在于，各个所述永磁体的结构一致，所述永磁体的长度不小于所述铁芯的轴向长度，所述永磁体对称分布在所述铁芯线圈的外周，所述永磁体与铁芯线圈同轴相对转动。
7.如权利要求6所述的提升电池续航能力的车辆系统，其特征在于，所述旋转半轴外周的所述第一车轮侧壁上至少设置有一个第一伸缩驱动机构，所述第一伸缩驱动机构的伸缩方向与所述永磁体的长度方向一致，且所述第一伸缩驱动机构的伸缩距离不小于所述永磁体长度的一半，所述第一伸缩驱动机构的伸缩端连接在所述第一铁芯线圈的铁芯轴向外侧壁上。
8.如权利要求7所述的提升电池续航能力的车辆系统，其特征在于，所述轴体外周的所述第二支撑板外侧壁上至少设置有一个第二伸缩驱动机构，所述第二伸缩驱动机构的伸缩方向与所述永磁体的长度方向一致，且所述第二伸缩驱动机构的伸缩距离不小于所述永磁体长度的一半，所述第二伸缩驱动机构的伸缩端连接在所述第二铁芯线圈的铁芯轴向内侧壁上。
9.如权利要求8所述的提升电池续航能力的车辆系统，其特征在于，所述充电管理模块包括依次连接的稳压模块、AC/DC变换模块和DC/DC变换模块，各个所述线圈通过对应所述开关与所述稳压模块的输入端连接，所述DC/DC变换模块的输出端与所述电容器输入端连接。
10.如权利要求9所述的提升电池续航能力的车辆系统，其特征在于，还包括一控制单元，其分别与所述伸缩驱动机构、开关的控制端连接，所述控制单元与车辆控制系统通信连接。
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