CN203995741U - 一种蓄能式自发电电动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蓄能式自发电电动车，包括驱动系统、制动系统、能量采集系统、控制系统、蓄电池组和电源开关；所述电源开关、蓄电池组、控制系统依次连接，所述控制系统分别与驱动系统、制动系统和能量采集系统连接，所述驱动系统中驱动电机、驱动轴、驱动轮毂依次连接，所述能量采集系统中能量采集机构、永磁发电机、升压稳压模块依次连接，所述充放电控制器分别与信号采集模块、仪表盘、手动操作器连接，电动车辆通过控制系统对蓄电池组的充放电进行控制。本实用新型为一种将电动车行驶过程中能量进行回收并转化为电能存储的蓄能式自发电电动车，转化的电能对电动车行驶过程中消耗的电能进行补充，延长车辆持续行驶的距离或时间。

Description

一种蓄能式自发电电动车

技术领域

本实用新型涉及电动车技术领域，具体是指一种蓄能式自发电电动车，包括电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、电动汽车等。

背景技术

随着人们生活要求的提高和环保理念的增强，电动车因其排放无污染等优势，得到了迅速推广。包括电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、电动汽车在内的多种形式的电动车，广泛满足人们的出行需要。电动车行驶的距离或时间与电量有关，电量越多行驶距离越远、时间越久，但受到充电时间长且充电不方便等因素影响，限制了出行时车辆持续行驶的时间。为了在电池容量一定的前提下，延长车辆持续行驶的距离或时间，提供一种可将电动车行驶过程中的能量进行回收并转化为电能存储的蓄能式自发电电动车，转化的电能对电动车行驶过程中消耗的电能进行补充。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种蓄能式自发电电动车，将电动车行驶时的能量回收并转化为电能存储在蓄电池中作为补偿能量。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种蓄能式自发电电动车，包括驱动系统、制动系统、能量采集系统、控制系统、蓄电池组和电源开关；所述驱动系统包括依次连接的驱动电机、驱动轴和驱动轮毂，且驱动轴与驱动轮毂同轴固定连接；所述驱动电机采用三相无刷电机；所述制动系统包括制动器；所述能量采集系统包括依次连接的能量采集机构、永磁发电机和升压稳压模块；所述能量采集机构与驱动轴连接；所述升压稳压模块和驱动电机连接；所述控制系统包括充放电控制器和分别与充放电控制器连接的信号采集模块、仪表盘、手动操作器；所述蓄电池组包括并联的第一蓄电池、第二蓄电池和电容；所述蓄电池组通过充放电控制器分别与驱动系统、制动系统和能量采集系统连接；所述电源开关与蓄电池组、控制系统依次连接。

所述电源开关、蓄电池组、控制系统依次连接，所述控制系统分别与驱动系统、制动系统和能量采集系统连接，所述驱动系统中驱动电机、驱动轴、驱动轮毂依次连接，所述能量采集系统中能量采集机构、永磁发电机、升压稳压模块依次连接，所述控制系统中充放电控制器分别与信号采集模块、仪表盘、手动操作器连接，电动车辆通过控制系统对蓄电池组的充放电进行控制。

电源开关启动，蓄电池组接入系统进行供电，控制系统对采集的信号进行分析并自动响应。若控制系统收到加速信号，则由充放电控制器对蓄电池组进行放电管理，使蓄电池组对驱动电机进行供电，再由驱动电机带动驱动轴、驱动轴带动驱动轮毂转动而使车辆前进；若控制系统收到减速信号，则由充放电控制器对蓄电池组进行放电切换管理，蓄电池组停止对驱动电机进行供电，而对制动器进行供电，驱动电机停止工作而制动器开始工作使得车辆减速；若电动车处于下坡、滑行、顺风或依靠人力行驶等情况时，驱动电机的负载减小，控制系统减小蓄电池组输出电量。上述过程中，能量采集系统始终将能量采集机构采集驱动轮毂动能通过永磁电机转化为电能，由升压稳压模块进行调压，再通过充放电控制器的控制向蓄电池组进行充电。

所述能量采集系统通过充放电控制器向未充满电的蓄电池组进行充电：若第一蓄电池进行放电则第二蓄电池可被充电；第二蓄电池充满电后，由控制系统自动切换使得第二蓄电池进行放电而第一蓄电池进行充电；当第一蓄电池、第二蓄电池电量均已满，多余的电能将传输至电容转化为热能散发，而不影响蓄电池组的正常工作。

所述驱动电机采用三相无刷电机，在车辆正常行驶时不影响能量采集系统正常工作，在车辆减速时，驱动电机内部产生的电磁阻力可提供制动力，减少制动器消耗的电能，还减小刹车片的磨损。

所述永磁发电机优选配置整流器的直流永磁发电机，使用稳压直流电向蓄电池组进行充电，延长蓄电池使用寿命。

进一步地，所述信号采集模块包括与电源开关连接的电源开关传感器、与手动操作器连接的动作开关传感器、与蓄电池组连接的电压传感器、与驱动轮毂连接的速度传感器、与制动器连接的制动传感器；所述电压传感器包括与第一蓄电池连接的第一电压传感器、与第二蓄电池连接的第二电压传感器。

电源开关传感器采集电源的开启或关闭信号；第一电压传感器采集第一蓄电池的电压信号；第二电压传感器采集第二蓄电池的电压信号；速度传感器采集驱动轮毂的角速度信号；所述制动传感器采集制动器的制动信号，所述开关信号反映电源开闭动作；所述电压信号可反映蓄电池的电量；所述速度信号反映电动车的运行状态；所述制动信号反映制动减速动作，所述信号采集模块将上述信号采集后传输至充放电控制器进行分析，再由充放电控制器根据分析结果做出响应。

进一步地，所述手动操作器包括手动切换开关。蓄电池组的充放电可通过控制系统自动进行切换，也可以通过手动切换开关根据需要进行切换。手动切换开关可对蓄电池组充放电进行切换，包括对第一蓄电池组进行充电、对第二蓄电池组进行充电、对电容进行充电和全部停止充电等多个状态。

进一步地，所述能量采集机构包括与主动链轮、从动链轮和链条；所述主动链轮和驱动轮毂同轴并固定在驱动轴上，所述从动链轮与永磁发电机的转子同轴固定连接；所述链条分别与主动链轮、从动链轮连接。

能量采集机构将驱动轮毂转动的动能传递至永磁发电机，可以通过链条链轮连接、连杆机构等连接方式实现，本实用新型中优选链条链轮连接。采用链条链轮连接，结构紧凑，性能稳定。

进一步地，所述能量采集机构还包括脚踏板、曲柄飞盘和中轴；所述脚踏板固定在曲柄飞盘上，并与中轴同轴连接；所述主动链轮为有两个齿轮盘的双链轮，一个齿轮盘与从动链轮通过链条连接；另一个齿轮盘与曲柄飞盘通过链条连接。

采用脚踏板固定在曲柄飞盘上并与中轴同轴连接的结构，通过人力踩踏脚踏板而带动驱动轮转动使电动车前进；同时，能量采集机构通过电动机向蓄电池组充电。通过人力踩踏可向电动车提供动力，也可在电动车架空不行驶时，通过人力踩踏向电动车进行充电。

进一步地，还包括挡泥板；所述挡泥板设置在能量采集机构外侧；所述挡泥板分别设置在主动链轮、从动链轮、链条和曲柄飞盘外侧。

主动链轮、从动链轮、链条和曲柄飞盘都是裸露在车体外，遇到泥泞道路、雨天等恶劣环境，泥巴等污染物会附着其表面或阻塞缝隙，妨碍正常运转；污染物的长期附着还会加速腐蚀，缩短其使用寿命。设置挡泥板对裸露在外的能量采集机构进行防护，保障其正常工作。

进一步地，所述仪表盘内设置电量显示块、蓄电池组工作状态显示块、时速显示块，所述仪表盘侧边还设置USB充电接口。通过仪表盘内设置的电量显示块可直接获得蓄电池组中第一蓄电池、第二蓄电池各自的电量信息；通过蓄电池组工作状态显示块可清楚掌握蓄电池组中第一蓄电池、第二蓄电池的充放电状态；通过时速显示块可获得电动车运行信息。上述信息显示块方便操作者对电动车行驶过程中车辆状态全面掌握，以便决定是否手动切换充电控制等。电动车辆上设置USB充电接口，方便行车过程中对手机、MP3等小功率用电设备进行充电。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型通过设置能量采集系统，将电动车驱动轮毂转动产生的动能转化为电能，对蓄电池组进行充电，而补充电动车消耗的电能，节约能源，延长电动车的续航能力。

（2）本实用新型通过增设脚踏板、曲柄飞盘和中轴，增加电动自行车人力行驶功能，在电池欠压时可向电动车提供动力，也可在电动车架空时人工进行充电。

（3）本实用新型通过设置控制系统，智能控制电动车的充放电控制。

（4）本实用新型通过设置仪表盘，有利于对电动车状态的掌握。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型以电动汽车为实施例的结构示意图。

图3为电动摩托车中能量采集机构的结构示意图。

图4为本实用新型以电动自行车为实施例的结构示意图。

其中：11—驱动电机，12—驱动轴，13—驱动轮毂，1121—前轮轴，1131—前轮轮毂，1122—后轮轴，1132—后轮轮毂，21—制动器，31—能量采集机构，311—主动链轮，312—从动链轮，313—链条，314—脚踏板，315—曲柄飞盘，316—中轴，32—永磁发电机，33—升压稳压模块，4—控制系统，41—仪表盘，42—手动操作器，5—蓄电池组。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实用新型通过下述技术方案实现：如图1所示，一种蓄能式自发电电动车，包括驱动系统、制动系统、能量采集系统、控制系统4、蓄电池组5和电源开关；所述驱动系统包括依次连接的驱动电机11、驱动轴12和驱动轮毂13，且驱动轴12与驱动轮毂13同轴固定连接；所述驱动电机11采用三相无刷电机。所述制动系统包括制动器21；所述能量采集系统包括依次连接的能量采集机构31、永磁发电机32和升压稳压模块33；所述能量采集机构31与驱动轴12连接；所述升压稳压模块33和驱动电机11连接；所述控制系统4包括充放电控制器和分别与充放电控制器连接的信号采集模块、仪表盘41、手动操作器42；所述蓄电池组5包括并联的第一蓄电池、第二蓄电池和电容；所述蓄电池组5通过充放电控制器分别与驱动系统、制动系统和能量采集系统连接；所述电源开关与蓄电池组5、控制系统4依次连接。

如图2所示，一种蓄能式自发电的前轮驱动电动汽车，所述驱动系统包括驱动电机11、前轮轴1121、前轮轮毂1131、后轮轴1122和后轮轮毂1132；所述前轮轮毂1131和前轮轴1121同轴固定连接，且后轮轴1122和后轮轮毂1132同轴固定连接。所述前轮轮毂1131通过能量采集机构31与永磁发电机32连接，永磁发电机32输出的电压依次通过升压稳压模块33，受充放电控制器信号控制与蓄电池组5连接。所述蓄电池组5包括至少两套蓄电池，蓄电池数量可按实际需要进行设置。通过手动切换开关根据各蓄电池电量情况进行充电切换或停止充电。所述仪表盘41设置在电动汽车操作者的前方，即电动汽车驾驶员操作区，可直观看到蓄电池组5的电量、充放电情况等信息。所述手动切换开关也设置在操作区，可手动控制蓄电池组5的充放电。

电动汽车正常行驶时，前轮驱动，驱动电机11工作而带动前轮轴1121转动，前轮轴1121带动前轮轮毂1131转动，电动车前进。此时，能量采集机构31与前轮轮毂1131连接，将前轮轮毂1131转动的动能传递至永磁发电机32，再经过升压稳压模块33将稳压直流电流充入蓄电池组5中。

电动汽车突然刹车时，制动信号由制动传感器21传递至充放电控制器，充放电控制器控制驱动电机11暂停工作，电动汽车由于惯性继续前进。在汽车滑动过程中，前轮轮毂1131转动的动能通过能量采集机构31传递至永磁发电机32，对蓄电池组5进行充电。

电动汽车下坡、滑行或顺风时，与前轮轮毂1131连接的速度传感器接入充放电控制器中，此时驱动电机11功率较小，前轮轮毂1131转动的动能通过能量采集机构31传递至永磁发电机32对蓄电池组5充电。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上进一步优化，进一步地，所述能量采集机构31包括与主动链轮311、从动链轮312和链条313；所述主动链轮311和驱动轮毂13同轴并固定在驱动轴112上，所述从动链轮312与永磁发电机32的转子同轴固定连接；所述链条313分别与主动链轮311、从动链轮312连接。能量采集机构31将驱动轴12转动的动能传递至永磁发电机32，可以通过链条链轮连接、连杆机构等连接方式实现，本实用新型中优选链条链轮连接。采用链条链轮连接，结构紧凑，性能稳定。

如图3所示，一种蓄能式自发电的前轮驱动电动摩托车。电动摩托车正常行驶时，所述能量采集机构31通过链条313将与驱动轮毂13同轴固定的主动链轮311和与永磁发电机32转子同轴固定的从动链轮312连接，将驱动轴12的动能传递至永磁发电机32转换为电能，再通过升压稳压模块33向蓄电池充电，而补充电动摩托车行驶过程消耗的电能。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上进一步优化，进一步地，所述能量采集机构31还包括脚踏板314、曲柄飞盘315和中轴316；所述脚踏板314固定在曲柄飞盘315上，并与中轴316同轴连接；所述主动链轮311为有两个齿轮盘的双链轮，一个齿轮盘与从动链轮312通过链条313连接；另一个齿轮盘与曲柄飞盘315通过链条313连接。采用脚踏板314固定在曲柄飞盘315上并与中轴316同轴连接的结构，可方便人力通过踩踏脚踏板314而带动驱动轮转动使电动车前进；同时，能量采集机构31通过电动机向蓄电池组5充电。

如图4所示，一种蓄能式自发电的前轮驱动电动自行车。电动自行车正常行驶时，所述能量采集机构31通过链条313将与驱动轮轮毂同轴固定的主动链轮311和与永磁发电机32转子同轴固定的从动链轮312连接，将驱动轴12富裕的动能传递至永磁发电机32转换为电能，再通过升压稳压模块33向蓄电池充电，而补充电动自行车行驶过程消耗的电能。

电动自行车欠压时，可通过人力踩踏脚踏板314，带动曲柄飞盘315转动，能量采用机构将曲柄飞盘315的转动动能通过永磁发电机32转化为电能，再通过升压稳压模块33与蓄电池组5连接，在充放电控制器控制下对蓄电池充电。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上进一步优化，进一步地，还包括挡泥板；所述挡泥板设置在能量采集机构31外侧；所述挡泥板分别设置在主动链轮311、从动链轮312、链条313和曲柄飞盘315外侧。主动链轮311、从动链轮312、链条313和曲柄飞盘315都是裸露在车体外，遇到泥泞道路、雨天等恶劣环境，泥巴等污染物会附着其表面或阻塞缝隙，妨碍正常运转；污染物的长期附着还会加速腐蚀，缩短其使用寿命。设置挡泥板对裸露在外的能量采集机构31进行防护，保障其正常工作。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种蓄能式自发电电动车，其特征在于：包括驱动系统、制动系统、能量采集系统、控制系统（4）、蓄电池组（5）和电源开关；

所述驱动系统包括依次连接的驱动电机（11）、驱动轴（12）和驱动轮毂（13），且驱动轴（12）与驱动轮毂（13）同轴固定连接；所述驱动电机（11）采用三相无刷电机；

所述制动系统包括制动器（21）；

所述能量采集系统包括依次连接的能量采集机构（31）、永磁发电机（32）和升压稳压模块（33）；所述能量采集机构（31）与驱动轴（12）连接；所述升压稳压模块（33）和驱动电机（11）连接；

所述控制系统（4）包括充放电控制器和分别与充放电控制器连接的信号采集模块、仪表盘（41）、手动操作器（42）；

所述蓄电池组（5）包括并联的第一蓄电池、第二蓄电池和电容；所述蓄电池组（5）通过充放电控制器分别与驱动系统、制动系统和能量采集系统连接；

所述电源开关与蓄电池组（5）、控制系统（4）依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种蓄能式自发电电动车，其特征在于：所述信号采集模块包括与电源开关连接的电源开关传感器、与手动操作器（42）连接的动作开关传感器、与蓄电池组（5）连接的电压传感器、与驱动轮毂（13）连接的速度传感器、与制动器（21）连接的制动传感器；所述电压传感器包括与第一蓄电池连接的第一电压传感器、与第二蓄电池连接的第二电压传感器。

3.根据权利要求1所述的一种蓄能式自发电电动车，其特征在于：所述手动操作器（42）包括手动切换开关。

4.根据权利要求1所述的一种蓄能式自发电电动车，其特征在于：所述能量采集机构（31）包括与主动链轮（311）、从动链轮（312）和链条（313）；所述主动链轮（311）和驱动轮毂（113）同轴并固定在驱动轴（112）上，所述从动链轮（312）与永磁发电机（32）的转子同轴固定连接；所述链条（313）分别与主动链轮（311）、从动链轮（312）连接。

5.根据权利要求4所述的一种蓄能式自发电电动车，其特征在于：所述能量采集机构（31）还包括脚踏板（314）、曲柄飞盘（315）和中轴（316）；所述脚踏板（314）固定在曲柄飞盘（315）上，并与中轴（316）同轴连接；所述主动链轮（311）为有两个齿轮盘的双链轮，一个齿轮盘与从动链轮（312）通过链条（313）连接；另一个齿轮盘与曲柄飞盘（315）通过链条（313）连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种蓄能式自发电电动车，其特征在于：还包括挡泥板；所述挡泥板设置在能量采集机构（31）外侧；所述挡泥板分别设置在主动链轮（311）、从动链轮（312）、链条（313）和曲柄飞盘（315）外侧。

7.根据权利要求1所述的一种蓄能式自发电电动车，其特征在于：所述仪表盘（41）内设置电量显示柱、蓄电池工作状态显示块、时速显示块，所述仪表盘（41）侧边还设置USB充电接口。