CN1445116A - 电能汽车 - Google Patents

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

电能汽车

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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