CN1836932A - 为电动汽车提供辅助动力的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种为电动汽车提供辅助动力的方法和装置。本发明通过装在车体上的风动叶轮的旋转，带动齿形飞轮上的电动发电系统工作，提供电动汽车的工作动力；汽车下坡或减速时的剩余能量可以转化成机械能和/或化学能储存起来，提高电动汽车的行驶里程；本发明充电时的充电对象是对固定在齿形飞轮上的电动发电系统进行充电，将电能直接转化为齿形飞轮的机械能。本发明不但缩短了电动汽车补充能量的时间，充电时间为1－2分钟。而且提高了电动汽车一次充电后的行驶里程，本发明一次充电可以行驶600公里左右。

Description

为电动汽车提供辅助动力的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种为电动汽车提供辅助动力的方法和装置，属于汽车动力领域。

背景技术

目前，电动汽车的动力完全依赖蓄电池的蓄能密度，世界各国的电动汽车每次充电的行驶里程只有100公里左右；而且蓄电池的充电时间也长，一般充电时间需要4-10小时。所以蓄电池的技术现状成了电动汽车发展的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于，给出一种为电动汽车提供辅助动力的方法和装置。本发明可以缩短电动汽车补充能量的时间，提高电动汽车每次充电的可行驶里程。

本发明是这样实现的：为电动汽车提供辅助动力的方法，其特征在于：该方法包括以下内容；电动汽车行驶时，通过装在车体上的风动叶轮的旋转，带动转轴旋转，进而带动发电装置工作，获得电力并输出给电动汽车的工作系统；发电装置包括一个飞轮机构和对应的传动、发电系统；飞轮机构包括齿形飞轮、固定在飞轮上用永久磁铁制成的定子和一个锥形的腔体，锥形腔体一端固定在转轴上，一端连接齿形飞轮；锥形腔体内部与永久磁铁定子对应的位置上装有转子线圈，转子线圈装在一个可绕转轴旋转的套轴上，套轴经一个变向传动机构与齿形飞轮啮合；转轴带动齿形飞轮和永久磁铁制成的定子正向旋转，齿形飞轮同时经变向传动机构带动套轴和转子线圈做反向旋转，形成一个高速旋转的发电机为电动汽车的工作系统提供电力；电动汽车静止时，对发电装置的转子线圈通电，使发电装置工作在电动机状态，断电后继续转动的齿形飞轮使发电装置工作在发电机状态，为电动汽车的工作系统提供电力。

上述的为电动汽车提供辅助动力的方法中，锥形腔体中装有密度大的液态物质，在齿形飞轮转动后，液态物质可依附在齿形飞轮上，提高飞轮的转动惯量。

前述的为电动汽车提供辅助动力的方法中，在转轴与后车轮传动轴之间设有一个可切换的回馈传动机构，转动的飞轮机构经转轴通过回馈传动机构可带动后车轮传动轴转动。

为电动汽车提供辅助动力的装置，构成包括风动叶轮(1)，其特征在于：还包括转轴(5)、齿形飞轮(2)、永久磁铁(9)、套轴(13)、电机线圈(15)；风动叶轮(1)经单向齿轮(3)与装在转轴(5)上的从动齿轮(4)啮合；转轴(5)上设有锥形腔体(6)，锥形腔体(6)一端固定在转轴(5)上，另一端连接有齿形飞轮，(2)齿形飞轮(2)的外缘有齿；齿形飞轮(2)上设置有永久磁铁(9)，永久磁铁(9)里面有固定在套轴(13)上的转子线圈(15)，永久磁铁(9)和转子线圈(15)，构成发电装置；套轴(13)通过从动链轮(18)、链条(17)、主动链轮(16)、换向齿轮(10)与齿形飞轮(2)的外齿连接。

上述的为电动汽车提供辅助动力的装置中，齿形飞轮(2)沿周边内壁设有沟槽(8)，齿形飞轮(2)下面的锥形腔体(6)里装有液态物质(7)。

前述的为电动汽车提供辅助动力的装置中，转轴(5)的下端装有锥齿轮(11)，锥齿轮(11)与设在横轴(21)上的动力齿轮(22)或回馈齿轮(23)啮合或不啮合；横轴(21)上还设有与后车轮轴(19)连接的动力链条(20)。

与现有技术相比，本发明提供了一种新的为电动汽车辅助动力的方法和装置。本发明不但缩短了电动汽车补充能量的时间，而且提高了电动汽车一次充电后的行驶里程。传统蓄电池充电时间为4-10小时，而本发明所需要的充电时间为1-2分钟。现有的电动汽车一次充电的行驶里程为100公里左右，而本发明一次充电可以行驶600公里左右。

本发明的理念是绕开传统蓄电池的技术瓶颈，传统的蓄电池是把电能转化为化学能加以储存；而本发明在充电时是采用齿形飞轮将电能转化为机械能而加以储存(也可以称作飞轮电池)。传统的充电对象是蓄电池，而本发明的充电对象是齿形飞轮。充电时，齿形飞轮以电动机状态运行，在外电源驱动下，带动齿形飞轮加速旋转，从而把电能转化为齿形飞轮的机械动能储存起来，也就是说，给齿形飞轮充电就是增加齿形飞轮的旋转速度；放电时，齿形飞轮以发电机的状态运行，旋转的齿形飞轮通过飞轮电机向外发电，完成机械动能到电能的转化。

电动汽车行驶过程中，本发明充分利用了空气动力学的原理，充分利用汽车在行驶中的惯性和空气动力给安装在汽车上的齿形飞轮补充能源，同时在汽车减速或最高速运行时剩余的能量也可以回馈给蓄电池或提高齿形飞轮的机械能，从而提高了汽车的行驶里程。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明不同工作状态时的能量转化图。

附图中的标记为：1-风动叶轮，2-齿形飞轮，3-单向齿轮，4-从动齿轮，5-转轴，6-锥形腔体，7-高密度液态物质，8-沟槽，9-永久磁铁，10-换向齿轮，11-锥齿轮，12-轴承，13-套轴，14-套轴轴承，15-转子线圈，16-主动链轮，17-链条，18-从动链轮，19-后车轮轴，20-动力链条，21-横轴，22-动力齿轮，23-回馈齿轮，24-蓄电池，25-逆变器，26-汽车马达，27-前车轮，28-开关，29-充电端子，30-电机线圈引出导线。

具体实施方式

实施例：为电动汽车提供辅助动力的方法，其特征在于：该方法包括以下内容；电动汽车行驶时，通过装在车体上的风动叶轮的旋转，带动转轴旋转，进而带动发电装置工作，获得电力并输出给电动汽车的工作系统；发电装置包括一个飞轮机构和对应的传动、发电系统；飞轮机构包括齿形飞轮、固定在飞轮上用永久磁铁制成的定子和一个锥形的腔体，锥形腔体一端固定在转轴上，一端连接齿形飞轮；锥形腔体内部与永久磁铁定子对应的位置上装有转子线圈，转子线圈装在一个可绕转轴旋转的套轴上，套轴经一个变向传动机构与齿形飞轮啮合；转轴带动齿形飞轮和永久磁铁制成的定子正向旋转，齿形飞轮同时经变向传动机构带动套轴和转子线圈做反向旋转，形成一个高速旋转的发电机为电动汽车的工作系统提供电力；电动汽车静止时，对发电装置的转子线圈通电，使发电装置工作在电动机状态，断电后继续转动的齿形飞轮使发电装置工作在发电机状态，为电动汽车的工作系统提供电力。锥形腔体中可装有密度大的液态物质(如汞)，在齿形飞轮转动后，液态物质可依附在齿形飞轮上，提高飞轮的重量。在转轴与后车轮传动轴之间设有一个可切换的回馈传动机构，转动的飞轮机构经转轴通过回馈传动机构可带动后车轮传动轴转动。

附图1所示的是为电动汽车提供辅助动力的装置。构成包括风动叶轮1、转轴5、齿形飞轮2、永久磁铁9、套轴13、电机线圈15；风动叶轮1经单向齿轮3与装在转轴5上的从动齿轮4啮合；转轴5上设有锥形腔体6，锥形腔体6一端固定在转轴5上，另一端连接有齿形飞轮，2齿形飞轮2的外缘有齿；齿形飞轮2上设置有永久磁铁9，永久磁铁9里面有固定在套轴13上的转子线圈15，永久磁铁9和转子线圈15，构成发电装置；套轴13通过从动链轮18、链条17、主动链轮16、换向齿轮10与齿形飞轮2的外齿连接。齿形飞轮2沿周边内壁设有沟槽8，齿形飞轮2下面的锥形腔体6里装有高密度的液态物质7(如汞)，当齿形飞轮2不转或转速很慢时，高密度液态物质7处于锥形腔体6的底部；当齿形飞轮2高速旋转时，高密度液态物质7在离心力的作用下，被甩到齿形飞轮2的沟槽8中，可增加飞轮的转动惯量。转轴5的下端装有锥齿轮11，锥齿轮11可以与设在横轴21上的动力齿轮22或回馈齿轮23啮合，也可与动力齿轮22或回馈齿轮23都不啮合；横轴21上还设有与后车轮轴19连接的动力链条20。当汽车匀速行驶时，动力齿轮22与锥齿轮11啮合；当汽车减速行驶时，回馈齿轮23与锥齿轮11啮合；当汽车停止或速度很慢时，锥齿轮11与动力齿轮22或回馈齿轮23都不啮合。

初始起动时的能量是来自蓄电池24，通过逆变器25输送到汽车马达26，汽车马达26带动前车轮27。随着汽车速度的逐渐加快，风动叶轮1接受到的气流推力也逐渐增大，风动叶轮1产生的扭矩力通过单向齿轮3、从动齿轮4传递给齿形飞轮2。齿形飞轮2底部的高密度液态物质7由于离心力的作用流向齿形飞轮2的沟槽8，增加了齿形飞轮2的转动惯性力。齿形飞轮2通过换向齿轮10、主动链轮16、链条17、带动从动链轮18，使套轴13与齿形飞轮2相对反方向转动，使得固定在套轴13上的电机线圈15与固定在齿形飞轮2上的永久磁铁9也同时相对反方向转动。由于齿形飞轮2外沿的齿数与换向齿轮10的齿数比很大，所以电机线圈15与永久磁铁9的相对速度是很高的。这时齿形飞轮2相当于一个发电机，可以给汽车补充能量。

当汽车匀速行驶时，动力齿轮22沿横轴21啮合锥齿轮11，齿形飞轮2的旋转惯性力就会通过动力链条20传递给后车轮19，以克服汽车行驶过程中的各种阻力，维持匀速行进。

当汽车减速行驶时，回馈齿轮23沿横轴21啮合锥齿轮11，后车轮19的动力通过动力链条20和横轴21传递给回馈齿轮23，使后车轮的惯性力回馈给齿形飞轮2，以机械能的形式加以保存。

如果启动时，蓄电池24的电量不足，可将外接充电电源接至充电端子29(开关28处于断开状态)，充电电流通过转子线圈15引出导线30直接送给转子线圈15，使发电装置工作在电动机状态，永久磁铁9、齿形飞轮2转动，电能转化为机械能并储存于飞轮中。断开充电电源，接通开关28，转动的齿形飞轮2使发电装置工作在发电机状态，转子线圈15经引出导线30为电动汽车的工作系统提供电力。

各工作状态的能量转换过程见图2。

1、起步/轻负荷的时候，蓄电池直接给汽车马达供电提供动力；

2、正常速度行驶的时候，齿形飞轮发电机的电能可输送至汽车马达，勿需蓄电池的电能；

3、最高速度行驶的时候，齿形飞轮发电机的工作效率处于最良好的状态，就可产生出很多电量给蓄电池充电；

4、匀速行驶的时候，齿形飞轮发电机的另一个功能是机械能的使用，可用于补充车轮的机械动力；

5、减速/制动的时候，汽车整体的惯性和车轮的机械能可以以电能和/或机械能的形式回馈给蓄电池和/或齿形飞轮。

Claims (6)

1、为电动汽车提供辅助动力的方法，其特征在于：该方法包括以下内容；电动汽车行驶时，通过装在车体上的风动叶轮的旋转，带动转轴旋转，进而带动发电装置工作，获得电力并输出给电动汽车的工作系统；发电装置包括一个飞轮机构和对应的传动、发电系统；飞轮机构包括齿形飞轮、固定在飞轮上用永久磁铁制成的定子和一个锥形的腔体，锥形腔体一端固定在转轴上，一端连接齿形飞轮；锥形腔体内部与永久磁铁定子对应的位置上装有转子线圈，转子线圈装在一个可绕转轴旋转的套轴上，套轴经一个变向传动机构与齿形飞轮啮合；转轴带动齿形飞轮和永久磁铁制成的定子正向旋转，齿形飞轮同时经变向传动机构带动套轴和转子线圈做反向旋转，形成一个高速旋转的发电机为电动汽车的工作系统提供电力；电动汽车静止时，对发电装置的转子线圈通电，使发电装置工作在电动机状态，断电后继续转动的齿形飞轮使发电装置工作在发电机状态，为电动汽车的工作系统提供电力。

2、根据权利要求1所述的为电动汽车提供辅助动力的方法，其特征在于：锥形腔体中装有密度大的液态物质，在齿形飞轮转动后，液态物质可依附在齿形飞轮上，提高飞轮的转动惯量。

3、根据权利要求1或2所述的为电动汽车提供辅助动力的方法，其特征在于：在转轴与后车轮传动轴之间设有一个可切换的回馈传动机构，转动的飞轮机构经转轴通过回馈传动机构可带动后车轮传动轴转动。

4、一种为电动汽车提供辅助动力的装置，构成包括风动叶轮(1)，其特征在于：还包括转轴(5)、齿形飞轮(2)、永久磁铁(9)、套轴(13)、电机线圈(15)；风动叶轮(1)经单向齿轮(3)与装在转轴(5)上的从动齿轮(4)啮合；转轴(5)上设有锥形腔体(6)，锥形腔体(6)一端固定在转轴(5)上，另一端连接有齿形飞轮，(2)齿形飞轮(2)的外缘有齿；齿形飞轮(2)上设置有永久磁铁(9)，永久磁铁(9)里面有固定在套轴(13)上的转子线圈(15)，永久磁铁(9)和转子线圈(15)，构成发电装置；套轴(13)通过从动链轮(18)、链条(17)、主动链轮(16)、换向齿轮(10)与齿形飞轮(2)的外齿连接。

5、根据权利要求4所述的一种为电动汽车提供辅助动力的装置，其特征在于：齿形飞轮(2)沿周边内壁设有沟槽(8)，齿形飞轮(2)下面的锥形腔体(6)里装有液态物质(7)。

6、根据权利要求4或5所述的一种为电动汽车提供辅助动力的装置，其特征在于：转轴(5)的下端装有锥齿轮(11)，锥齿轮(11)与设在横轴(21)上的动力齿轮(22)或回馈齿轮(23)啮合或不啮合；横轴(21)上还设有与后车轮轴(19)连接的动力链条(20)。

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