CN113067426A - 一种汽车板簧类重力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车板簧类重力发电系统，该系统安装于汽车的纵梁上，包括发电机、提供扭矩的动力单元以及传递扭矩的传动单元，其中发电机包括转子以及形成激励磁场的蓄电池，通过动力单元和传动单元使得发电机的转子转动，转子切割由蓄电池形成的激励磁场，当转子转速逐渐提高至发电机的电压高于蓄电池后，使得发电机对蓄电池反向充电，并为其他用电装置提供电能，从而能较好地缓解现有发电机耗费发动机能耗的问题以及缓解电动汽车续航里程短问题。

Description

一种汽车板簧类重力发电系统
技术领域
本发明涉及汽车发电的技术领域，尤其是涉及一种汽车板簧类重力发电系统。
背景技术
现有的传统燃油汽车，其用电设备及电池充电均依靠发电机完成，但发电机转子的旋转需要消耗发动机的部分功率，从而减少了有效功率的输出，使发动机能耗上升，污染增多。另外，电动汽车的动力及用电设备的电能均由蓄电池提供，导致其续航里程短，严重影响了其推广应用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种汽车板簧类重力发电系统，在整车重力的作用下完成发电功能，为整车电器设备及蓄电池供电，从而能较好地缓解现有发电机耗费发动机能耗的问题以及缓解电动汽车续航里程短问题。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种汽车板簧类重力发电系统，设置于汽车的纵梁上，包括发电机、提供扭矩的动力单元以及传递扭矩的传动单元；
发电机：包括转子以及形成激励磁场的蓄电池；
动力单元：包括一对平行于汽车车轮轴的转轴、分别平行设置于转轴下方的动力轴以及固定连接于动力轴之间的板簧一，所述转轴绕其轴线转动，所述动力轴与转轴之间设置有连接架，且所述动力轴绕转轴轴线转动设置；
传动单元：包括与转轴平行的传动轴以及同轴设置于传动轴上的单向超越离合器，所述单向超越离合器与转轴之间设置有一级扭矩传递组件，所述传动轴与转子之间同轴固定设置。
通过采用上述技术方案，当汽车在不平或颠簸的路面上行驶时，板簧组件持续变形，使得动力轴带动转轴持续正反转动，并通过传动单元中一级扭矩传递组件、单向超越离合器以及传动轴使得转子加速单向转动，转子与蓄电池形成的激励磁场配合形成电压与电流，从而反向为蓄电池充电并为其他耗电装置提供电能，能较好地缓解现有发电机耗费发动机能耗的问题以及缓解电动汽车续航里程短问题。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述板簧一的中部设置有与汽车的车桥固定的U形螺栓，所述U形螺栓内侧挤压于板簧一上侧。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述板簧一的上侧设置有板簧二，且所述板簧一与板簧二之间的中间设置有分隔块，所述板簧二两端的上方分别设置有固定于纵梁上的限位座；当板簧二不受外力时，所述板簧二的两端与限位座之间设置有间隔。
1.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括用于控制蓄电池通断的控制阀，所述控制阀包括同轴固定于传动轴上的同步齿轮以及与纵梁相对固定设置的检测控制组件；
检测控制组件：预设有齿轮转速的阈值，并用于检测同步齿轮的转速，当同步齿轮转速高于阈值时，控制蓄电池电路接通，反之蓄电池电路断开。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述一级扭矩传递组件包括与转轴同轴固定的齿扇以及同轴设置于单向超越离合器上的齿轮一。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述一级扭矩传递组件包括与转轴同轴固定的主动带轮以及同轴设置于单向超越离合器上的从动带轮，所述主动带轮与从动带轮之间配合有同步带。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述传递组件还包括张紧轮，所述张紧轮抵接于同步带的外侧，且所述张紧轮在竖直平面内移动设置。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.动力单元通过车体行驶过程中震动产生扭矩，并通过传动单元为发电机转子提供单向扭矩，蓄电池提供激励磁场，从而实现发电机发电的功能，并随着转子转速升高，使得发电机能够为蓄电池进行充电，从而能较好地缓解现有发电机耗费发动机能耗的问题以及缓解电动汽车续航里程短问题；
2.检测控制装置通过同步齿轮的转速从而判断是否接通蓄电池电路形成激励磁场，即在转子不转动或低转速的情况下蓄电池电路不接通，只有当转子转速较高后再接通蓄电池电路，从而避免蓄电池持续放电造成电能的浪费。
附图说明
图1是一种汽车板簧类重力发电系统的总装示意图；
图2是用于体现传动组件结构的示意图；
图3是用于体现检测控制组件的示意图；
图4是充电回路原理图；
图5是使用在电动汽车上时的充电回路原理图；
图6是实施例二中一级扭矩传递组件结构的示意图。
图中，1、纵梁；2、发电机；21、转子；3、动力单元；31、板簧固定架；32、转轴； 35、动力轴；33、板簧一；34、连接架；4、传动单元；41、传动固定架；42、传动轴；43、同步齿轮；44、单向超越离合器；5、一级扭矩传递组件；51、齿扇；52、齿轮一；53、主动带轮；54、从动带轮；55、同步带；56、张紧轮；6、检测控制组件；7、板簧二；8、限位座；9、分隔块；10、U形螺栓。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
如图1-3所示，一种汽车板簧类重力发电系统，该系统安装于汽车的纵梁1上，包括发电机2、提供扭矩的动力单元3以及传递扭矩的传动单元4，其中发电机2包括转子21以及形成激励磁场的蓄电池，通过动力单元3和传动单元4使得发电机2的转子21转动，转子21切割由蓄电池形成的激励磁场，当转子21转速逐渐提高至发电机2的电压高于蓄电池后，使得发电机2对蓄电池反向充电，并为其他用电装置提供电能。
动力单元3包括一对板簧固定架31，板簧固定架31分别位于纵梁1外侧的两端，在板簧固定架31中均转动安装有一转轴32，转轴32的轴线平行于汽车车轮轴的轴线，且转轴32绕其轴线转动，在转轴32的下方均平行设置有一根动力轴35，动力轴35与转轴32之间采用连接架34固定，使得动力轴35绕转轴32的轴线转动，同时在动力轴35之间安装长条的板簧一33，板簧一33的两端分别绕卷固定于动力轴35上，当汽车颠簸震动，使得板簧一33变形拉动动力轴35之间相互靠近或远离，动力轴35的移动使得转轴32形成扭矩。
传动单元4包括传动固定架41以及转动设置于传动固定架41上的传动轴42，其中发电机2固定于板簧固定架31上侧，转子21与传动轴42同轴固定并平行于转轴32，在转轴32的端部固定有齿扇51，在传动轴42的一端同轴设置有齿轮一52，齿扇51与齿轮一52 之间构成一级扭矩传递组件5，同时在齿轮一52与传动轴42之间还同轴设置有单向超越离合器44，单向超越离合器44使得齿轮一52与传动轴42单向同轴固定；
当板簧一33持续变形过程中，动力单元3使得齿扇51持续摇摆，从而使得齿轮一52持续正反转动，通过单向超越离合器44，齿轮一52正向转动持续带动传动轴42加速转动，而齿轮一52的反向转动则不影响传动轴42的转动，传动轴42的加速从而带动转子21的加速，实现发电的目的。
其中在板簧一33的上方还设置有长条的板簧二7，板簧一33与板簧二7之间的中间设置有分隔块9，板簧一33、分隔块9以及板簧二7采用螺栓贯穿固定连接形成板簧组件，在板簧组件的中部还安装有U形螺栓10，U形螺栓10的两端固定连接于汽车的车桥上，并且在纵梁1的外侧还固定有一对限位座8，限位座8分别位于板簧二7两端的上方，且板簧二 7与限位座8之间预留有一端间隔；
当汽车负载较小行驶过程中，车桥相对纵梁1发生震动，通过U形螺栓10使得板簧组件上下震动，此时仅有板簧一33受力，从而能够有效的为发电机2提供扭矩动力；当汽车负载较大时，纵梁1与车桥之间相对靠近，使得板簧二7的两端与限位座8抵接，此时板簧一33与板簧二7均受力，从而保护板簧一33避免过度变形，实现持续发电的目的。
该系统还包括用于控制蓄电池通断的控制阀，控制阀包括同轴固定于传动轴42上的同步齿轮43以及设置于传动固定架41上的检测控制组件6，检测控制组件6中预设有齿轮转速的阈值，并且检测控制组件6还包括用于检测同步齿轮43转速的传感器，检测控制组件6将同步齿轮43转速与阈值对比，当同步齿轮43转速高于阈值时，控制蓄电池电路接通，反之控制蓄电池电路断开，使得转子21到达一定转速后蓄电池才供电形成激励磁场，从而避免蓄电池持续供电造成浪费。
并结合图4，本发明采用如下充电电路，电路经过变压、桥式整流与调理后对蓄电池进行充电，并在电路中设置开关S1，检测控制组件6用于控制开关S1的开合。
为了不影响整车的舒适性，又能够充分利用车辆颠簸动能，通过在供电回路设置的档位开关S2，改变励磁电路电阻，从而改变励磁电流大小，即：当车辆处于满载时，档位开关处于二档，励磁电流大，提升电机发电量；当车辆处于空载时，档位开关处于一档，励磁电流小，以免影响整车舒适性。
具体的原理如下：
1、发电机2不发电或转速低时，此时开关S1断开，励磁回路不通，发电机2不工作；
2、当转速达到某一临界转速时，ECU控制电路接通，即开关S1闭合，当发电电压小于蓄电池电压时，蓄电池为励磁绕组供电；随着转子21转速的升高，当发电机2电压升高到大于蓄电池电压时，发电机2自励发电并对蓄电池充电及给用电器供电；发电机2输出电压UB小于调节器调节上限UB2，晶体三极管VT1继续截止，晶体三极管VT2继续导通，但此时的磁场电流由发电机2供给，发电机2电压随转速升高迅速升高；
3、当发电机2电压升高到等于调节上限UB2时(蓄电池充满时)，调节器对电压的调节开始。此时稳压二极管VS导通，晶体三极管VT1导通，晶体三极管VT2截止，发电机2 磁场电路被切断，由于磁场被断路，磁通下降，发电机2输出电压下降；
4、当发电机2电压下降到等于调节下限UB1时，稳压二极管VS截止，晶体三极管VT1截止，晶体三极管VT2重新导通，磁场电路重新被接通，发电机2电压上升；周而复始，发电机2输出电压UB被控制在一定范围内，起到整流作用。
当车辆处于空载时，通过仪表台上的手动开关按钮使档位开关S2处于一档位置，使回路通过电阻R4，励磁电流较小。
当车辆处于满载时，过仪表台上的手动开关按钮使档位开关S2处于二档位置，使回路不通过电阻R4，励磁电流较大。
参照附图5，为了适应更多类型的汽车，在电动汽车上，在充电回路中设置升压电路和 DC-DC转换器，其中利用DC-DC转换器把直流电压或电流转换成高频方波电压或电流，再经整流平滑变为直流电压输出；升压电路对电压升压后对电池进行供电。
本实施例的实施原理为：
当汽车在不平或颠簸的路面上行驶时，板簧组件持续变形，使得动力轴35带动转轴32 持续正反转动，并通过传动单元4中齿扇51、齿轮一52、单向超越离合器44以及传动轴42使得转子21加速单向转动，并且当传动轴42带动同步齿轮43达到一定的转速后，检测控制组件6接通蓄电池，从而实现发电机2持续发电的目的。
实施例二：
与实施例一中不同之处在于：
如图6所示，一级扭矩传递组件5包括主动带轮53和从动带轮54，其中主动带轮53与转轴32同轴固定，从动带轮54同轴设置于单向超越离合器44外，并在主动带轮53与从动带轮54之间装配用同步带55，在主动带轮53转动时，通过同步带55也能够带动从动带轮54的转动，进而实现控制传动轴42的加速转动。同时在板簧固定架31上或传动固定架 41上设置有张紧调节架，张紧调节架上转动设置有张紧轮56，张紧轮56抵接于同步带55 的外侧，通过张紧调节架控制张紧轮56在竖直平面的移动，使得张紧轮56从同步带55的外侧挤压，实现同步带55张紧稳定传递扭矩的目的。本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车板簧类重力发电系统，设置于汽车的纵梁(1)上，其特征在于：包括发电机(2)、提供扭矩的动力单元(3)以及传递扭矩的传动单元(4)；
发电机(2)：包括转子(21)以及形成激励磁场的蓄电池；
动力单元(3)：包括一对平行于汽车车轮轴的转轴(32)、分别平行设置于转轴(32)下方的动力轴(35)以及固定连接于动力轴(35)之间的板簧一(33)，所述转轴(32)绕其轴线转动，所述动力轴(35)与转轴(32)之间设置有连接架(34)，且所述动力轴(35)绕转轴(32)轴线转动设置；
传动单元(4)：包括与转轴(32)平行的传动轴(42)以及同轴设置于传动轴(42)上的单向超越离合器(44)，所述单向超越离合器(44)与转轴(32)之间设置有一级扭矩传递组件(5)，所述传动轴(42)与转子(21)之间同轴固定设置。
2.根据权利要求1所述的一种汽车板簧类重力发电系统，其特征在于：所述板簧一(33)的中部设置有与汽车的车桥固定的U形螺栓(10)，所述U形螺栓(10)内侧挤压于板簧一(33)上侧。
3.根据权利要求2所述的一种汽车板簧类重力发电系统，其特征在于：所述板簧一(33)的上侧设置有板簧二(7)，且所述板簧一(33)与板簧二(7)之间的中间设置有分隔块(9)，所述板簧二(7)两端的上方分别设置有固定于纵梁(1)上的限位座(8)；当板簧二(7)不受外力时，所述板簧二(7)的两端与限位座(8)之间设置有间隔。
4.根据权利要求1所述的一种汽车板簧类重力发电系统，其特征在于：还包括用于控制蓄电池通断的控制阀，所述控制阀包括同轴固定于传动轴(42)上的同步齿轮(43)以及与纵梁(1)相对固定设置的检测控制组件(6)；
检测控制组件(6)：预设有齿轮转速的阈值，并用于检测同步齿轮(43)的转速，当同步齿轮(43)转速高于阈值时，控制蓄电池电路接通，反之蓄电池电路断开。
5.根据权利要求1所述的一种汽车板簧类重力发电系统，其特征在于：。所述一级扭矩传递组件(5)包括与转轴(32)同轴固定的齿扇(51)以及同轴设置于单向超越离合器(44)上的齿轮一(52)。
6.根据权利要求1所述的一种汽车板簧类重力发电系统，其特征在于：所述一级扭矩传递组件(5)包括与转轴(32)同轴固定的主动带轮(53)以及同轴设置于单向超越离合器(44)上的从动带轮(54)，所述主动带轮(53)与从动带轮(54)之间配合有同步带(55)。
7.根据权利要求6所述的一种汽车板簧类重力发电系统，其特征在于：所述传递组件还包括张紧轮(56)，所述张紧轮(56)抵接于同步带(55)的外侧，且所述张紧轮(56)在竖直平面内移动设置。
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