專利名稱：車輛下坡重力勢能回收發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)電裝置，尤其涉及一種電動車輛中的發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
在車輛行駛中，要克服四種阻力，即車輪與地面的滾動阻力、空氣阻力。這兩種阻力，是車輛在水平路面上作勻速行駛時的阻力。此二阻力是可以設(shè)法減小的，但不會小到零。還有兩種阻力車輛要加速行駛，則需要克服加速阻力。加速行駛的過程中電動車把電能轉(zhuǎn)換為電動車動能和克服滾動阻力作功的過程。另一個是路面不平，會有上坡下坡、上坡時有爬坡阻力。車輛爬坡是把電能轉(zhuǎn)換為電動車勢能的過程。加速阻力和爬坡阻力是客觀存在的，人為無法改變。在四種阻力中，滾動阻力和空氣阻力較小，加速阻力和爬坡阻力較大，電動車2/3的能量都消耗在加速和爬坡行駛中。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于設(shè)計一種利用車輛下坡時，將重力勢能對車輛作的功回收轉(zhuǎn)換成電能，給電動車蓄電池充電，以補充上坡時的能量消耗和延長續(xù)駛里程的裝置。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的它包括用支架和支軸固定在車后橋上的三相交流Y接法的發(fā)電機，安裝在車上的坡度測試儀和與坡度測試儀相聯(lián)的開關(guān)控制電路三部分。在發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸上帶有軸承，在軸承上固定有永久磁鐵，永久磁鐵旁有電磁鐵，發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸上還有膠輪，膠輪一側(cè)有車輪，發(fā)電機連接有彈簧。
開關(guān)控制電路控制發(fā)電機是否發(fā)電及發(fā)電量大小給蓄電池充電有三種方式，即一相、二相、三相。坡度測試儀是一個封閉的長方形盒子，在底部安裝一個強方向性發(fā)光二極管，且安裝在一個始終處于水平的板上，在盒的上部安裝有四組光敏二極管分別裝在四個區(qū)內(nèi)，與坡度測試儀相聯(lián)的開關(guān)控制電路包括二只晶體三極管分別與電阻R1、R2、電容C1和R3、C2、繼電器相連接，并將坡度測試儀中的光敏管接在第一個晶體管G1的基極和地之間，當(dāng)用二相發(fā)電時，晶體管G1的集電極要接R4。用三相發(fā)電時交流發(fā)電機選用二個雙向可控硅。
本實用新型的優(yōu)點在于車在上坡行駛時消耗大量能量，下坡時也會釋放出大量能量。將此能量通過發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電能給蓄電池充電，補充上坡時的能量消耗，能顯著的延長行程距離。


圖1是本實用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的坡度測試儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型坡度小時常用控制開關(guān)電路圖；圖4是本實用新型坡度大時常用控制開關(guān)電路圖；圖5是本實用新型的三相發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示是本實用新型的回收發(fā)電裝置的發(fā)電機安裝結(jié)構(gòu)示意圖。發(fā)電機1通過支架2和支軸3固定在后橋上。在正常行駛時拉簧5把發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸上的膠輪6拉離車軸10。在轉(zhuǎn)子軸上還帶有軸承9，在軸承9上固定有永久磁鐵8，在永久磁鐵8旁有電磁鐵7。
在正常行駛時，拉簧5把發(fā)電機1拉離開車軸10，發(fā)電機1不發(fā)電，對車行駛無任何影響。在下坡時，控制電路給電磁鐵7加電，把膠輪6推向緊靠車輪10，發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸在車輪的帶動下轉(zhuǎn)動發(fā)電。
本實用新型它由用支架固定在車后橋上的三相交流Y接法的發(fā)電機，安裝在車上的坡度測試儀以及和坡度測試儀相聯(lián)的開關(guān)控制電路三部分組成。根據(jù)坡度測試儀顯示的道路是否是下坡和坡度的大小。由開關(guān)控制電路控制發(fā)電機是否發(fā)電和發(fā)電量的大小，既由一相、二相或三相給蓄電池充電的兩個后輪各安裝一部發(fā)電機。車輛上安裝一個道路坡度測量儀。當(dāng)測量儀顯示道路為下坡，且坡度大于2/100時，通過控制電路，自動將發(fā)電機緊靠在后輪上。下坡時，重力勢能對車輛作功，時車輛產(chǎn)生加速而車速增大，即重力勢能轉(zhuǎn)化為車的動能，緊靠在車輪上的發(fā)電機在車輪的帶動下發(fā)電，對車輪產(chǎn)生阻力，消耗車的動能，在正常行駛時，彈簧5把發(fā)電機拉離車輪10，兩部發(fā)電機除了增加車輛重量，別無影響。
平時橡膠輪6和車輪10分開的，光敏管受發(fā)光管照射后，阻值變得很小，開關(guān)管G1關(guān)閉，G2打開，帶動繼電器結(jié)點吸合之后通過接點給電磁鐵7加電，推動永久磁鐵8使橡膠輪6靠上車輪10，發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動發(fā)電機發(fā)電給蓄電池充電，當(dāng)坡度測儀測出不同坡度通過電子開關(guān)管使三相發(fā)電機是一相、兩相或三相發(fā)電。
根據(jù)計算，一個100米長2/100的下坡，它的重力勢能對車作的功為mgh，m車的工作重量，g重力加速度，g＝9.8，h100米長坡的落差為2米。假設(shè)m＝1500kg，車下坡的速度為40Km/h即車經(jīng)9秒鐘從坡頂行至坡底，重力勢能對車作的功率是mgh/9＝1500×9.8×2/9＝3.3kw。
道路的坡度是不同的，最大允許值是18/100。此情況如果仍以40/h的速度下坡，則重力勢能對車作工的功率可達30kw，是非?？捎^的。當(dāng)然車輛在下坡時，坡度越大，行駛速度會越小，以保障安全。但重力勢能是不變的，功率會變小。為了適應(yīng)不同坡度的能量回收，將后輪所裝發(fā)電機選用為三相Y接法交流發(fā)電機。在坡度較小，例如在2/100-5/100間，控制電路控制器只用一相發(fā)電。坡度在6/100-10/100時，用兩相發(fā)電。坡度在11/100-18/100時，三相一起發(fā)電。要嚴(yán)格限制由電動車的電動機帶動發(fā)電。
如圖2所示，是本實用新型的坡度測試儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。它是一封閉的長方形盒子。在底部安裝一個強方向性發(fā)光二極管，且安裝在一個始終處于水平的板上，當(dāng)車在平路上行駛時其光斑照在11區(qū)上；車輛在下坡時，盒子傾斜，光斑移位，在2/100-5/100坡度時，光斑照在12區(qū)；在6/100-10/100坡度時，光斑照在13區(qū)；1/100以上坡度時，光斑照在14區(qū)。各區(qū)的光照位置內(nèi)安裝光敏二極管，并且為了區(qū)別各區(qū)，用0.5cm的隔離板將各區(qū)隔開，光照上的光敏電阻阻值變小，作為控制信號使用。
如圖3所示，是本實用新型坡度小時常用控制開關(guān)電路原理圖。它包括兩只晶體管，分別與電阻R1、R、電容C1和R3、C2、繼電器相連接，并將坡度測試儀的光敏管G5接在第一個晶體管G1的基級與地之間，當(dāng)車在下坡時坡度測試儀盒子傾斜，發(fā)光管的光斑移位，根據(jù)坡度的不同或照在11區(qū)或12區(qū)或13區(qū)或14區(qū)光敏管受到光照后，阻值變小。G1由飽和導(dǎo)通而截止，V1上升到V1＝E，G2飽和導(dǎo)通集電極所接繼電器吸合，給電磁鐵7加電，把橡膠輪6靠在車輪10上，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，發(fā)電機發(fā)電。Y1相電壓經(jīng)整流電路給蓄電池充電。電容C1、C2起延時作用避免車輛行駛因路面不平晃動，使G2誤動作。圖3適合坡度在2/100-5/100時情況，控制電路控制只用一相發(fā)電。
如圖4所示，是本實用新型坡度大時常用控制開關(guān)電路圖。和圖3基本相同。區(qū)別在于它是在坡度為6/100-10/100時使用三相發(fā)電機應(yīng)有兩相給電池充電，因此G1截止后，一個使G2打開，給繼電器加電，把發(fā)電機緊靠在車輪上；一個使雙向可控硅G3加正電導(dǎo)通，Y2經(jīng)整流也給電池充電。此時在控制開關(guān)電路中在G1的集電極上多加一個電阻R4。當(dāng)坡度更大時，控制電路與圖4形同。不同點是同時打開雙向可控硅G3、G4三相經(jīng)整流，給電池充電。
如圖5所示，是本實用新型的三相交流發(fā)電機原理圖。選用Y接法，是為了便于分別使用1相2相或3相發(fā)電，以適應(yīng)不同坡度的發(fā)電能力。二個雙向可控硅是作為交流開關(guān)用，其控制極由G1導(dǎo)通時加正電壓導(dǎo)通。平常加一3伏使其可靠截止。
發(fā)電機的安裝位置和方法，因電動車的結(jié)構(gòu)而異。電動機直接裝載兩后輪轂上，后輪驅(qū)動的電動車，而不必再安裝發(fā)電機。下坡行駛時，把電動機改作發(fā)電機使用。也可以把發(fā)電機直接裝在后輪轂上。
總之，利用下坡的重力勢能發(fā)電，是很有作為的能量回收系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種車輛下坡重力勢能回收發(fā)電裝置，其特征在于由支架和支軸固定在車后橋上的發(fā)電機，安裝在車上的坡度測試儀和與坡度測試儀相聯(lián)的開關(guān)控制電路三部分組成。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛下坡重力勢能回收發(fā)電裝置，其特征在于所述的發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸上帶有軸承，在軸承上固定有永久磁鐵，永久磁鐵旁有電磁鐵；發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸上還有膠輪，膠輪一側(cè)有車輪，發(fā)電機連接有彈簧。
3.如權(quán)利要求1所述的車輛下坡重力勢能回收發(fā)電裝置，其特征在于所述的開關(guān)控制電路控制發(fā)電機是否發(fā)電及發(fā)電量大小給蓄電池充電有三種方式一相、二相、三相。
4.如權(quán)利要求1所述的車輛下坡重力勢能回收發(fā)電裝置，其特征在于所述的坡度測試儀是一個封閉的長方形盒子，在底部安裝一個強方向性發(fā)光二極管，并且安裝在一個始終處于水平的板上，在盒的上部安裝有四組光敏二極管分別裝在四個區(qū)內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的車輛下坡重力勢能回收發(fā)電裝置，其特征在于所述的開關(guān)控制電路包括二只晶體三極管分別與電阻R1、R2、電容C1和R3、C2、繼電器相連接，并將坡度測試儀中的光敏管接在第一個晶體管G1的基極和地之間，當(dāng)用二相發(fā)電時，晶體管G1的集電極要接R4；用三相發(fā)電時交流發(fā)電機選用二個雙向可控硅。
6.如權(quán)利要求1所述的車輛下坡重力勢能回收發(fā)電裝置，其特征在于所述的發(fā)電機，是三相交流Y接法的發(fā)電機。
專利摘要一種車輛下坡重力勢能回收發(fā)電裝置，用支架和支軸固定在車后橋上的發(fā)電機，安裝在車上的坡度測試儀和與坡度測試儀相聯(lián)的開關(guān)控制電路三部分組成。由于車在上坡行駛時消耗大量能量，下坡時也會釋放出大量能量。將此能量通過發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電能給蓄電池充電，補充上坡時的能量消耗，能顯著的延長行程距離。
文檔編號B60L7/00GK2725085SQ200420087689
公開日2005年9月14日 申請日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月13日
發(fā)明者韓遂六 申請人:鐘波