CN1445116A - 电能汽车 - Google Patents
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Abstract
现在在公路上行驶的汽车,决大多数地是以汽油或柴油为燃料,经发动机作功来行驶的,众所周知,汽车产生的废气,对人体是非常有害的,而且还极大的污染周围环境,造成空气污染,同时,为汽车提供燃料的石油资源只能维持50年左右,又将面临枯节的问题,所以,很多国家和机构都在研究电动汽车,而电动汽车的主要问题是蓄电池的蓄电能力大小,它直接影响着汽车的行驶速度和行驶距离。人们都知道运动的汽车是有能量的,如振动能量、惯性能量、运动时产生的风能等,因此,本发明就是利用这些能量,通过发电装置发电,为电动汽车提供电能,补偿电动汽车的蓄电能力的不足。
Description
在当今世界上,公路上行驶的车辆都是以汽油或柴油为燃料,通过发动机作功产生动力使之运行的。众所周知,汽、柴油在燃烧过程中所产生的废气,对人体以及生命都有一定的危害,造成环境极大的污染,并且它的燃油利用率极低,只有30%左右,而且地球上的石油资源又是有限的,不可能无限期的开采和利用。从环保角度上,现在有许多汽车改烧天然气、液化气等,但它还是存在着资源将面临枯节的问题。现阶段许多国家还有许多机构都在研究太阳能汽车、电动汽车(我国政府在十五计划中明确规定要研究开发电动汽车)。然而太阳能汽车由于太阳能电池板的造价极高,使得太阳能汽车非常昴贵,电动汽车成为主要研发的重点,但是电动汽车的主要问题在蓄电池的蓄电能力上,只耗电,不能自身发电。无论用什么方法,研发出多大储电能力的蓄电池,它的蓄电能力都是有限的,电能总有用尽的时候,不尽如人意,因此,本发明解决了这方面的不足,弥补了电动汽车自身不能充电这方面的缺陷。
人们都知道,静止的汽车不产生能量,运动着的汽车是有能量的,汽车在行驶过程中,能产生许多能量,而这些能量都没有被利用上,有的能量还采用很多方法,使它消减掉,甚至制造很多很复杂的装置来处理它,如减振器、ABS防抱死系统、防升力的扰流板尾翼等,不仅花费许多人力、物力、财力,而且对资源能量也是一种浪费和损失,根据能量守恒定律,它完全可以转化成电能,给汽车提供一定的能量,这些可转换的能量有:重力势能、惯性能及行驶时产生的风能等。
一、重力势能的利用:
由于地球的引力,汽车在不平的道路上行驶,使汽车产生不停地上下跳动,为了提高汽车的平顺性和舒适性,人们就在车箱与车轮之间装上弹性元件,那么车轮与车箱之间就产生相对位移,路面平整,相对位移就小,汽车的阻力就相应较小,能量损失也少,如果路面情况较差,它们的相对位移就大,它产生的能量也就越大,根据能量守恒定律,它所产生的能量就是它自身重量在重力方向的位移,如果位移距离是3~5CM,那就能产生自身重量的(3~5%%)牛·米的能量,据有关资料说明能使汽车行驶需要的动力,也就是它自身重量的(2.5~4%)牛·米,因此它每一次振动所产生的能量都可以使汽车行驶一定的距离。这种能量怎样利用呢?我们知道,汽车是通过悬架与车轮之间的弹性元件弹簧来缓和冲击力的,弹簧在压缩或伸张过程中,又存在着反作用力,产生震动,为使汽车的乘坐舒适性和平顺性,必须通过减震器,使振动迅速衰减,而减震器的功能是吸收悬架垂直振动的能量,并转化为热能,消耗在空气中,产生一定的阻尼,减少振动,实际上这是能量损失,如果我们把减震器制作成压缩油缸式(如图1)使汽车的振动过程,变成压缩油缸的过程,同时产生一定量的压力油,而液压油又给油缸一个反作用力,抑制油缸的运动,产生阻尼,使振动消减,起到减震器的作用,而且还能为汽车提供一定能量的压力油,压力油通过液压发电装置向电能汽车提供电能。
工作原理:
当车轮上跳时(如图1a)减震器油缸上油腔5压缩,液压油顺油管流向上油室8,由于压力作用,单向阀1关闭,阀2打开,阀3关闭,液压油通过阀2顺出油管9向液压蓄能器30注入压力油,此时下油腔6压力减小,下油室7中阀4打开,来自油箱的液压油顺油管进入下油室7,进入减震器的下油腔6。
当车轮下落时(如图1b),减震器油缸下油腔6压缩,液压油顺油管流向下油室7,由于压力作用,单向阀4关闭,阀3打开,阀2关闭,压力油通过阀3顺出油管9向液压蓄能器30注入压力油,此时,上油腔5压力减小,阀2关闭,阀1打开,来自油箱的液压油顺时油管进入上油室8,进入减震器的上油腔5,这样随着汽车的每一次振动,减震器都源源不断地向蓄能器30注入压力油,为发电装置提供动能,同时减震器内部始终都充满液压油,不会因缺油造成减震器的损坏,提高减震器的使用寿命。
二、惯性能量的利用:
汽车在行驶过程中,由于道路情况千变万化,经常要采取制动措施来控制汽车的速度、停车以及紧急制动等,现在的汽车主要是用蹄式制动或钳式制动等,通过涨紧摩探片或钳紧摩擦盘,来控制车轮的滚动,起到制动的目的,把汽车的动能通过摩擦片或摩擦盘产生热量释放到大气中,这不仅增加对制动器的摩损,减小使用寿命,而且也是一种能量的损失,更有甚者还造成生命安全问题如:温度过高造成制动失效,还有紧急制动,摩擦片或摩擦盘抱死,雨雪天气,路面湿滑都使车轮与路面之间的摩擦变成了滑动摩擦,减小了摩擦系数,增大了制动距离,或出现跑偏现象,这都给行车安全带来了隐患,为解决这个问题,很多高级轿车上都装上了ABS系统,即防抱死系统,这无形中又增大汽车的造价,提高了制造成本,而普通车上就都没有安装这套系统。
如果在汽车的四个车轮的制动器上,安装液压油泵,当采取制动时,使刹车总泵出来的刹车油,使车轮的制动盘与液压油泵连接,油泵旋转产生压力油,向液压蓄能器里注入压力油,同时压力油抑制油泵的运动,也抑制着车轮的转动,随着油的压力不断增大,控制车轮转动的力就越大,汽车速度随之减慢,最后在与制动器合力作用下,使汽车停止。从而起到制动的目的,由于它的制动过程是制动力量逐渐加大的过程,车轮从制动初到停止,是逐渐实现的,不会使车轮迅速抱死,所以,这种装置的连接不仅能起到蓄能作用,而且还具有防抱死功能,一举两得。
工作原理(如图2)
当汽车制动时,刹车油进入油缸26,推动活塞27运动,油活塞27又推动摩擦盘22和制动盘21接触,制动盘21带动摩擦盘22旋转,摩擦盘22又带动与之连接的齿轮23旋转,齿轮23带动油泵25运转,向液压蓄能器30输送压力油,随着刹车压力的不断加大,活塞27继续运动,整个制动器向右移动,使得摩擦片24也与制动盘21连接,最后在与油泵25的反作用力的合力下,使与制动盘21连接的车轮停止下来。
三、液压发电装置:
液压发电装置,就是把振动产生的压力油和制动时产生的压力油,通过液压马达,产生旋转扭力,带动发电机发电的,它主要有(如图3)液压马达41、蓄能弹簧48、行量变速器50、超越轴承43、惯性轮42和发电机49组成的。液压马达可采用昆山液压马达制造厂生产的FM0.35型液压马达,它具有低转速大扭矩的特点,而且流量低,通过蓄能蜗卷弹簧,带动行星变速器增速,带动惯性轮旋转再带动发电机发电。我们知道,在我们小时玩的小汽车在地上划拉一下小汽车就跑了出来。利用惯性原理,能使小汽车跑很长的距离。现在欧美日等一些国家正在研究一种惯性蓄电池(清华大学出版社出版的《汽车设计》中提到),这都是在充分利用惯性能量,它的工作原理是,当来自液压蓄能器30里的压力油,通过液压马达41转动,向蓄能蜗卷弹簧48旋转上劲,蜗卷弹簧48,通过行星变速器50增速,经超越轴承43带动惯性轮42旋转,惯性轮带动发电机49发电,当惯性轮达到一定转速时,这时发电机的发电量也达到一定值,通过电磁阀切断油路,液压马达41停止,在超越轴承的作用下与惯性轮脱离,惯性轮42带动发电机49继续发电,当发电机速度降低发电量不足时,通过控制电路,电磁阀打开油路,接通液压马达继续工作,发电机继续发电,这样只要汽车有振动,下坡制动或经常刹车,就能产生压力油,就会不断的发电。
超越轮的原理(如图4)
当轴承内圈44向左逆时针旋转时,轴承架45和滚柱46静止,由于轴承内圈是齿状,且有角度的,内圈44、滚柱46、外圈47紧密接触,内圈和外圈一起向左逆时针方向旋转,因外圈和惯性轮连接,所以能带动发电机发电,当内圈44停止转动,外圈47由于惯性,继续逆时针方向运动,滚柱46随外圈47左移和内圈44脱离,外圈和惯性轮继续逆时针方向旋转,发电。只要内圈44的角速度大于外圈47的角速度,超越轴承就形成一个整体一起运动,当外圈47的角速度超越内圈44的角速度,内外圈44、47就分离,互不影响。
四、空气阻力的利用:
汽车在行驶中,来自空气阻力的大小。主要取决于汽车正面投影面积的大小和行驶速度的大小。汽车速度越快,空气阻就越大,风能也就越大。根据空气动力学原理,由于汽车的形状原因,空气阻力对汽车能产生向上的升力,为保证汽车的稳定性,抓地性,很多汽车都在汽车的前部下方和后上方按装扰流板,也就是人们所说的尾翼,因为扰流板的安装是在汽车正面投影的范围内,所以,对汽车行驶阻力没有多大影响。扰流板是改变气流方向的,减小气流对汽车的升力,同时,气流对扰流板也产生一定的力,如果我们把扰流板做成螺旋式风力发电机,在汽车的前下部和后上部都装上,这样不仅能起到扰流作用,而且还能发电,为电动汽车补偿电能。另外,汽车前面压强大,是汽车的主要阻力,而尾部压强小,出现真空状态,使汽车有一个向后的拉力,也给汽车形成一个阻力。现在所有内燃机汽车,为了给发动机散热,都在汽车的前部开一个通风口,用于给发动机降温。而电动汽车就不需要这样散热,如果利用这个通风口,使得通风口和尾部相通,增加尾部的压强。再在通道内装上风力发电机,这样不仅可以利用空气阻力发电,而且还能减小汽车的空气阻力。
Claims (7)
1、一种电能汽车的整体构思,其特征在于:利用重力势能所产生的震动能量,制动过程中的惯性能量,行驶过程中克服空气阻力的风能。通过发电装置转化成电能,为电动汽车提供电能的构思和设计方案。
2、根据权力要求1所述的电能汽车,其特征在于:震动系统与发电装置,制动系统与发电装置,通过液压方式连接在一起发电的设计方案。
3、根据权力要求2所述震动系统,其特征在于:把减震器换成压缩油缸式减震器,通过液压方法向液压蓄能器蓄能的方法。
4、根据权力要求2所述制动系统,其特征在于:在制动器上安装液压油泵,向液压蓄能器蓄能的设计方案。
5、根据权力要求4所述在制动器上安装液压油泵,其特征在于:通过摩擦盘与制动盘的连接带动液压油泵的连接方法。
6、液压发电装置,其特征在于:用液压马达、蓄能弹簧、行星变速器、超越轴承、惯性轮、发电机组成一体来发电的设计方案。
7、利用空气阻力发电,其特征在于:汽车前端散热口,前端保险扛下方位置,后上方尾翼部位,安装风力发电机发电的设计方案。
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