專利名稱：一種新型自動雙供清潔能源電動汽車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種清潔能源汽車，特別是一種新型自動雙供清潔能源電動汽 車。
背景技術：
現(xiàn)階段，在國內(nèi)外汽車行業(yè)，就其所采用的能源類別而言，絕大多數(shù)汽車都采用以 燃料油為能源，其缺陷是加速世界能源危機和污染環(huán)境；以天然氣為動力的短途運輸汽車， 由于受到加氣站等諸多問題的限制也難以大范圍推廣應用；為此，以潔凈能源為動力的新 型環(huán)保汽車正在受到全世界汽車同行的廣泛關注，如新型太陽能汽車的出現(xiàn)以及新型電動 汽車的出現(xiàn)正在對傳統(tǒng)汽車工業(yè)產(chǎn)生重要的影響，但在目前，真正的太陽能汽車還處于試 驗階段，由于太陽能電池的效率問題使得太陽能電池板非常龐大，影響了外觀設計及行駛 速度。而電動汽車目前發(fā)動機大都屬于混合動力發(fā)動機，由于每次充電后的最大行程時的 充電等問題，目前也未能批量生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是給出一種新型的自動雙供清潔能源電動汽車，它可以利用 汽車在運行過程中的震動所產(chǎn)生的能量以及太陽光的輻射能量，自動為汽車提供運動過程 中的能量補充，增加汽車續(xù)駛里程。解決電動汽車發(fā)動機在蓄電池經(jīng)過首次充電以后，在行 駛過程中由于連續(xù)放電而導致電量不足的缺陷。本實用新型的技術方案是一種新型自動雙供清潔能源電動汽車，其特征在于 減震勢能放大利用發(fā)電裝置設定的機械手14分別下連汽車減震軸套20，機械14中部設復 位彈簧16，上連以齒輪軸29定圓心的不全偏心齒輪10 ；不全偏心齒輪10齒合以中心軸11 定圓心的扇形偏心齒輪13 ；扇形偏心齒輪13齒合變速軸3齒輪；兩套第一軸承37把變速軸 3定位在由機座15設定的軸向孔；變速軸3左側是左向齒盤43 ；右側是右向齒盤44 ；左、右 向齒盤方向相反，結構相同，分別由鍵38、輪輻40、47、定向塊41、46、滾珠36和外擋板42、 45構成；介輪軸33和第二軸承51把小介齒輪50定位在機座15上并與右向齒盤44齒合； 小介齒輪50與左向齒盤43同時齒合電機轉子軸32。本實用新型是一種真正的新型自動雙供清潔能源電動汽車。它所涉及的有關 震動發(fā)電裝置部分，是發(fā)明人趙全文對自己原發(fā)明的“無耗自動助力車”發(fā)明專利號 ZL97108557 · 9 ；國際專利主分類號F03G 7/00原理的進一步擴展應用。本實用新型的特點是[0007]1.突破性的利用了汽車行駛過程中由于路面的不平整所產(chǎn)生的振動能量，[0008]2.利用了太陽能這種新的清潔的可再生能源，[0009]3.降低了對汽車傳統(tǒng)對石油作為能源的依賴性，減少了對地球環(huán)境的大氣污染。[0010]4.相對于傳統(tǒng)的電動汽車，大大延續(xù)了電動汽車的續(xù)駛里程。[0011]5.采用永磁電機作為電動汽車的發(fā)動機，提高了系統(tǒng)的效率。[0012]它相對于傳統(tǒng)電動汽車，電池重量大大減輕，降低了能源消耗。它在保持汽車的外 形、傳動、制動、方向控制等系統(tǒng)基本不變，其發(fā)動機則由電動發(fā)動機電動機來替代，其能源 保障供給系統(tǒng)由一個光伏振動能量控制系統(tǒng)來完成，實現(xiàn)汽車的行駛過程中的的能量自動 補給，以及其他用電負載的能量的自動補給，從而實現(xiàn)自動助力功能?？傮w實現(xiàn)概述以圖五為參考論述，下面將各部分的實現(xiàn)過程作一詳細論述本實用新型的關鍵要點是汽車的清潔能源產(chǎn)生部分，能源控制部分，能源管理部 分，中央控制系統(tǒng)，直流逆變部分，電機驅動控制部分，電動制動及助力換向部分和其它輔 助控制部分的全新設計。一、清潔能源產(chǎn)生部分包含1、振動自助發(fā)電系統(tǒng)；2、光伏多晶硅或單晶硅太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)；每個系統(tǒng)的功能是這樣實現(xiàn)的振動自助發(fā)電系統(tǒng)設定的4臺小型震動發(fā)電裝置安裝在汽車4輪上方人身座位下的空間里，發(fā)電裝 置上的機械手，上連裝置上的一全偏心齒輪，下連汽車減震軸套，機械手中部設復位彈簧； 不全偏心齒輪合偏心大扇形內(nèi)齒輪；偏心大扇形內(nèi)齒輪靠軸承定圓心，中部的弧形槽定軌 跡滑道，在內(nèi)齒輪部位處齒合變速齒輪；兩套軸承把變速軸定位在機座上，機座兩側的變速 軸上固定兩個定向齒盤，其結構相同載荷方向相反，由輪輻、鍵、滾珠、齒盤、蓋板構成；右齒 盤齒合小介齒輪，小介齒輪與左向齒盤共同齒合發(fā)電機雙連齒輪；無論變速軸順、反時針旋 轉，電機轉子軸始終朝1個方向快速旋轉達到發(fā)電目的。下面結合實施例附圖對本實用新型做進一步說明。

圖1是震動勢能放大利用發(fā)電裝置結構圖。圖2是附圖1裝置結構AB⑶剖面圖。圖3是發(fā)電變速傳動系統(tǒng)結構圖。圖4是附圖3A-A載面圖。圖5是該新型自動雙供清潔能源電動汽車的電控系統(tǒng)原理圖。圖6是振動能量控制單元結構圖。圖7是光伏能量控制單元結構圖。圖8是再生能量控制單元結構圖。圖9是電池管理控制單元結構圖。圖10是直流逆變控制單元結構圖。圖11是電機驅動控制單元結構圖。圖12是電動助力換向控制單元結構圖。圖13是制動及速度調(diào)節(jié)控制單元結構圖。圖14是其它輔助控制單元結構圖。圖15汽車中央處理器核心控制單元結構圖。圖中1、機座；2、螺絲；3、變速軸；4、軸承；5、變速軸小齒輪；6、定位銷軸；7、螺母；8、肩軸；9、擋環(huán)；10、不全偏心齒輪；11、中心軸；12、軸承；13、扇形偏心齒輪；14、機械 手；15、機座；16、彈簧；17、螺絲；18、彈簧座；19、上瓦；20、減震軸套；21、下瓦；22、雙耳； 23、螺母；24、軸承；25、軸承；26、螺母；27、螺母；28、螺母；29、齒輪軸；30、軸承；31、并帽； 32、電機轉子軸；33、介輪軸；34、螺母；35、軸承；36、滾珠；37、軸承；38、鍵條；39、螺母；40、 輪輻；41、定向塊；42、外擋板；43、左向齒盤；44、右向齒盤；45、外擋板；46、定向塊；47、輪 輻；48、螺母；49、鍵條；50、小介齒輪；51、軸承；52、螺絲；53、擋圈；54、電機；55、軸套。55A、振動換能器157到振動能量控制單元61的連接電纜；56、振動換能器258到 振動能量控制單元61的連接電纜；57、振動換能器1 ；58、振動換能器2 ;59、太陽能電池板 1 ；60、太陽能電池板2 ;61、振動能量控制單元；62、光伏能量控制單元；63、再生能量控制單 元；64、蓄電池管理單元；65、汽車中央處理器核心控制單元；66、動力電池組；67、IXD液晶 顯示控制屏；68、電動機驅動控制單元；69、直流逆變供電單元；70、制動及速度調(diào)節(jié)單元； 71、電動助力換向單元；72汽車永磁電機發(fā)動機；73、其它輔助控制單元；74、太陽能電池板 159到掛光伏能量控制單元62的連接電纜；75、太陽能電池板259到掛光伏能量控制單元 62的連接電纜；76、振動能量控制單元61到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接 電纜；77、光伏能量控制單元62到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜；78、 再生能量控制單元63到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜；79、蓄電池管理 單元64到動力電池組66的連接電纜；80、汽車中央處理器核心控制單元65到IXD顯示控 制屏67的連接電纜；81、汽車中央處理器核心控制單元65到制動及速度調(diào)節(jié)單元70的連 接電纜；82、汽車中央處理器核心控制單元65到電動助力換向單元71的連接電纜；83、電 動機驅動控制單元68到汽車永磁電機發(fā)動機72的連接電纜；84、汽車中央處理器核心控 制單元65到其它輔助控制單元73的連接電纜；85、動力電池組66到直流逆變供電單元69 的連接電纜；86、蓄電池管理單元64到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜； 87、汽車中央處理器核心控制單元65到電動機驅動控制單元68的連接電纜；88、振動能量 控制單元61到蓄電池管理單元64連接電纜；89、光伏能量控制單元62到蓄電池管理單元 64連接電纜；90、回饋發(fā)電控制單元；91、回饋發(fā)電控制單元(90)到回饋發(fā)電充電單元92 的連接電纜；92、回饋發(fā)電充電單元；93、回饋發(fā)電充電單元92到超級電容器94的連接電 纜；94、超級電容器；95、超級電容器94到蓄電池管理單元64連接電纜；96、直流逆變供電 單元69到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜；97、直流逆變供電單元69到電動機驅動控制單元68的控制連接電纜；98、直流逆變供電單元69到汽車永磁電機發(fā)動機72的控制連接電纜；99、直流逆變供電單元69到電動助力換向單元71的控制連接電纜；100、直流逆變供電單元69到制動及速度調(diào)節(jié)單元70的控制連接電纜；101、直流逆變供電單元69到其它輔助控制單元73的控制連接電纜；102、電池管理控制單元64到車載充電單元的連接電纜。103、車載充電單元；104、 數(shù)字輸入接口電路；105、模擬輸入接口電路；106 ；CAN通信接口電路；107、其它通信接口電 路；108、數(shù)字輸入接口電路104到ARM處理器核心板112的連線；109、模擬輸入接口電路 105到ARM處理器核心板112的連線；110、CAN通信接口電路106到ARM處理器核心板112 的連線；111、其它通信接口電路107到ARM處理器核心板112的連線；112、ARM處理器核心板；113、傳感器接口電路；114、傳感器接口電路113到ARM處理器核心板112的連線；115、ARM處理器核心板112到數(shù)字輸出接口電路119的連線； 116、ARM處理器核心板112到模擬輸出接口電路120的連線；117、ARM處理器核心板112 到IXD液晶顯示接口電路121的連線；118、ARM處理器核心板112到ARM處理器電源接口 電路122的連線；119、數(shù)字輸出接口電路；120、模擬輸出接口電路；121、IXD液晶顯示接口 電路；122、ARM處理器電源接口電路。
具體實施方式
本實用新型汽車減震震動發(fā)電如圖1、圖2、圖3、圖4所示設定的4臺機座1、和機 座15分別固定在汽車4輪上方的座位空間里；4只機械手14分別下連汽車減震軸套20， 機械14中部設復位彈簧16，上連以齒輪軸29定圓心的不全偏心齒輪10 ；不全偏心齒輪10 齒合以中心軸11定圓心、扇形偏心齒輪13 ；扇形偏心齒輪13齒合變速軸3齒輪；兩套軸承 37把變速軸3定位在機座15設定軸向孔；變速軸3左側是左向齒盤43 ；右側是右向齒盤 44;左、右向齒盤方向相反，結構相同，分別由鍵38、輪輻40、輪輻47，定向塊41、定向塊46， 滾珠36、外擋板42、外擋板45構成；介輪軸33、軸承51把小介齒輪50定位在機座15上并 與右向齒盤44齒合；小介齒輪50與左向齒盤43同時齒合電機轉子軸32在定向塊41、定 向塊46的控制下，電機轉子始終定向快速旋轉，達到發(fā)電目的。它的順時針定向旋轉高速 旋轉為發(fā)電機產(chǎn)生電流提供了重要的條件。最后將發(fā)電機所產(chǎn)生的電能輸送到震動光伏控 制能量控制系統(tǒng)，以此作為汽車的第一主要潔凈能源。2本實用新型的振動發(fā)電裝置適用于各種載人或運輸車輛，如公共汽車，混合動力 車、出租車、火車、電動車等。光伏多晶硅發(fā)或單晶硅電系統(tǒng)國內(nèi)外有資料介紹過“太陽能汽車”，那是在汽車的頂部安裝一塊大平面的光伏接 收板，通過人工操作轉換光伏夾仰角，以最佳利用太陽能，其缺陷是造型欠佳，行駛阻力大。本實用新型發(fā)明的要點是不改變汽車的公認印象及形態(tài)，順延著汽車的外形輪 廓，運用特殊材料把多晶硅或者單晶硅光伏板黏貼在汽車殼體表面，或者結合汽車外形，將 多晶硅或單晶硅太陽能電池陣列加工成汽車專用的太陽能電池板，以便能夠方便的安裝在 電動汽車上，同時也便于維修和更換。近幾年，隨著硅太陽能電池的生產(chǎn)工藝和半導體技術的不斷發(fā)展，多晶硅或單晶 硅太陽能電池的發(fā)光效率在不斷提高，目前實驗室產(chǎn)品的發(fā)光效率已經(jīng)達到百分之四十以 上，為太陽能作為汽車新能源創(chuàng)造了十分有利的條件。作為電動汽車清潔能源的一個重要 補充，太陽能電池板的材料選型和加工也十分重要。因此必須選擇一種高發(fā)光效率的太陽 能電池來作為新型電動汽車的光伏能源。結合汽車外形，特殊定制加工汽車太陽能電池板， 將分布在汽車車身各處的光伏太陽能電池板串聯(lián)或并聯(lián)起來，連接至光伏能量控制單元， 為汽車提供另一種潔凈能源。能源控制部分包括1.、振動能量控制單元；2、光伏能量控制單元；3、再生能量控 制單元。各控制單元是這樣實現(xiàn)的1.、振動能量控制單元該單元作為汽車振動能源的控制部分，負責將汽車行駛過程中各部分震動產(chǎn)生的
6電能收集起來，并通過特殊設計的電路將該部分電能疊加，并與振動換能器隔離，以避免能 量倒流，然后將該電能輸送到蓄電池管理單元，以便更好的為蓄電池充電。該振動能量控制 單元外部可有2到4個獨立的振動換能器接口，以便更好的收集振動換能器所產(chǎn)生的電能。 同時該振動能量控制單元的控制工作也有中央控制系統(tǒng)參與協(xié)調(diào)。2、光伏能量控制單元該單元作為汽車光伏能源的控制部分，負責將汽車行駛過程中各部分光伏電池所 產(chǎn)生的電能收集起來，并通過特殊設計的電路將該部分電能疊加，調(diào)整到合適的電平，并與 太陽能電池板隔離，以避免能量倒流，然后將該電能輸送到蓄電池管理單元，以便更好的為 蓄電池充電。該光伏能量控制單元外部可有2到4個獨立的太陽能電池板接口，以便更好 的收集汽車太陽能電池板所產(chǎn)生的電能。同時該光伏能量控制單元的控制工作也有中央控 制系統(tǒng)參與協(xié)調(diào)。3、再生能量控制單元傳統(tǒng)汽車的制動過程多依靠摩擦的方式消耗車輛行駛的動能而降低車速，其制動 能量轉化為熱能散發(fā)到周圍環(huán)境中去。而電動汽車在制動時，可以將牽引電機轉換為發(fā)電 機，依靠車輪拖動電機產(chǎn)生電能和車輪制動力矩，從而在減緩汽車速度的同時將部分動能 轉化為電能儲存起來，回收了能量，提高了汽車的續(xù)航里程。再生制動能量回饋系統(tǒng)的設計 是電動汽車開發(fā)中的一個重要環(huán)節(jié)，其設計開發(fā)需要綜合考慮汽車動力學特性、電機發(fā)電 特性、電池安全保證與充放電特性等多方面的問題。采用再生制動技術，需要滿足2個要 求(1)要滿足制動效能、制動效能恒定性、制動時汽車的方向穩(wěn)定性以及最大限度地 提高制動能量的回收程度；(2)要滿足司機操作的習慣、舒適性能的要求。而這些性能的滿足主要依賴于合理設計能量管理系統(tǒng)以及系統(tǒng)的控制策略。控制 策略方面的三種典型控制策略有并行制動系統(tǒng)控制策略、最佳制動能量回收控制策略以 及理想制動力分配控制策略。其中并行制動系統(tǒng)控制策略是在傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)的基礎上 加入電機制動，其驅動軸在制動時是采用機械制動系統(tǒng)與再生制動系統(tǒng)聯(lián)合制動；最佳制 動能量回收控制策略是在保證制動要求的前提下最大限度地回收制動能量；理想制動力分 配控制策略是在保證最佳制動性能的前提下盡量回收制動能量。這三種控制策略中，并行 制動系統(tǒng)控制策略較簡單，另外兩種比較復雜，而且要求精確的計算和控制。再生制動是電動汽車在減速制動(剎車或者下坡)時將汽車的部分動能轉化為電 能，轉化的電能儲存在儲存裝置中，如各種蓄電池、超級電容和超高速飛輪，最終增加電動 汽車的續(xù)駛里程。在電動汽車的制動系統(tǒng)結構中，當駕駛員踩下制動踏板后，電動泵使制動 液增壓產(chǎn)生所需的制動力，制動控制與電機控制協(xié)同工作，確定電動汽車上的再生制動力 矩和前后輪上的液壓制動力。再生制動時，再生制動控制回收再生制動能量，并且反充到動 力電池中。與傳統(tǒng)燃油車相同，電動汽車上的ABS及其控制閥的作用是產(chǎn)生最大的制動力。 通過再生能量控制系統(tǒng)，很好的利用了制動過程中的過剩能量，提高了電動汽車的續(xù)駛里 程。能源管理部分能源管理部分主要由蓄電池管理單元來實現(xiàn)，由于是電動汽車，車載蓄電池的能量是很有限的，所以對蓄電池的充放電等的管理顯得尤為重要，該部分主要完成將振動能 量控制單元傳送過來的振動電能、光伏能量控制單元傳送過來的電能以及再生能量控制單 元傳送過來的再生電能分別調(diào)理后送到蓄電池管理單元中的充電電路，由充電電路完成對 動力蓄電池組的充電工作，同時在運行中對動力電池組的能量自動補充。通過電池管理單 元的特殊電路設計以及電流、電壓、電量、溫度等感器等實現(xiàn)對動力電池組的各個電池的充 電和工作過程中的電壓、電流、電量和溫度進行實時監(jiān)控，保證行駛安全，同時對動力電池 組進行維護，延長了動力電池組的使用壽命，蓄電池管理單元的部分管理工作由運行在中 央控制系統(tǒng)上的蓄電池管理軟件來實現(xiàn)，對動力蓄電池組實現(xiàn)智能化管理。中央控制系統(tǒng)這部分作為電動汽車的心臟及大腦，采用高性能的32位ARM處理器來實現(xiàn)，其上 預裝有專用的操作系統(tǒng)及相應的控制軟件，可以對電動汽車的整體性能實現(xiàn)智能化控制。 具體由汽車中央處理器核心控制單元來完成，實現(xiàn)電動汽車的各種電子控制功能，它的各 種控制功能由高性能的ARM處理器來完成，必要時結合DSP處理器來實現(xiàn)對汽車電動機的 精確控制，中央控制系統(tǒng)作為電動汽車的控制核心，具有多組數(shù)字輸入輸出接口，多組模擬 輸入輸出接口，多個傳感器接口，IXD液晶顯示器接口，通信接口等。中央控制系統(tǒng)采用CAN 控制總線結構與其它各部分進行通信控制和數(shù)據(jù)傳輸。LCD液晶顯示控制屏是電動汽車的 一個可視化人機接口，可以實時顯示電動汽車的運行參數(shù)，如運行速度、行駛里程、車內(nèi)、車 外溫度、電池的電量，工作電壓、電流、以及電動機的參數(shù)等等，亦可以集成GPRS和GPS功 能，實現(xiàn)電動汽車的定位、導航及無線遠程監(jiān)控，實現(xiàn)電動汽車的智能化遠程管理及交通信 息 ο直流逆變供電部分直流逆變供電部分實現(xiàn)給電動汽車的各個部分的提供電源，這部分是通過直流逆 變供電單元來實現(xiàn)的，直流逆變單元包含有脈寬調(diào)制電路、功率因數(shù)校正電路、直流交流功 率管變換電路、高頻變壓器、輸出穩(wěn)壓電路等。它將動力電池組的直流電壓通過直流逆變電 路直接逆變?yōu)橛来烹姍C所需要的直流或交流電壓，為永磁電動機供電。它具有多組輸出電 壓，且互相隔離，實現(xiàn)為汽車中央處理器核心控制單元供電、電動機驅動控制單元供電、電 動助力換向控制單元供電、制動及速度調(diào)節(jié)單元供電以及其它輔助控制單元供電。該直流 逆變供電單元具有過流過壓及過溫保護功能。電機驅動控制部分電機驅動控制部分由電動機驅動控制單元來實現(xiàn)，該驅動控制單元的電路設計與 電動汽車所選用的電動機密切相關，為了提高系統(tǒng)效率，選用永磁電機作為電動汽車的驅 動電機，它具有體積小，轉矩大，轉矩脈動小效率高等優(yōu)點，通過該驅動控制單元為永磁電 動機提供足夠的驅動電流及驅動功率，確保永磁電動機按所需要的頻率運轉，電機驅動控 制系統(tǒng)的好壞關系著電動汽車能否安全可靠地運行。電機驅動系統(tǒng)主要由永磁電機、驅動 電路、IGBT功率模塊、驅動信號產(chǎn)生電路和傳感器等幾個核心部分組成?？刂菩盘栍善囍?央處理器核心控制單元產(chǎn)生。在電機的控制方法方面，傳統(tǒng)的控制方法是直流電機的勵磁 控制法與電樞電壓控制法；開關磁阻電動機的角度位置控制、電流斬波控制以及電壓控制； 感應電機主要有V/F控制、轉差頻率控制、矢量控制和直接轉矩控制等等。近幾年來出現(xiàn)了 許多先進的控制方法包括自適應控制、變結構控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制、閉環(huán)控制、魯棒控制、滑?？刂啤＜蚁到y(tǒng)、模型參考自適應控制、非耦合控制、交叉耦合控制以及協(xié)調(diào) 控制等都適用于電機驅動制動及助力換向部分1.制動部分制動部分可以采用傳統(tǒng)的電動制動空氣壓縮機系統(tǒng)，也可以采用新型的盤式或鼓 式電動制動器EMB，采用傳統(tǒng)的電動制動空氣壓縮機系統(tǒng)可以與現(xiàn)有的汽車制動系統(tǒng)兼容， 若采用新型的盤式或鼓式電動制動器EMB，則制動系統(tǒng)的結構變得簡單，與傳統(tǒng)的液壓或氣 動制動器的主要不同在于施加在制動摩擦片上的作用力，不是通過液壓油或空氣壓力實 現(xiàn)的，而是通常采用力矩馬達驅動行星齒輪系和滾珠絲杠等機構，將力矩馬達的旋轉運動 轉變?yōu)橹本€運動，將力矩轉變?yōu)槭┘釉谥苿幽Σ疗系妮S向作用力。2.電動助力換向部分電動助力轉向系統(tǒng)通常由傳感器、電子控制單元、電動機、電磁離合器和減速機構 等組成。其工作原理是電子控制單元根據(jù)轉向盤的輸入力矩、轉動方向以及汽車速度等信 號，決定電動機的旋轉方向和助力電流的大小，并將指令傳遞給電動機，通過離合器和減速 機構將輔助動力施加到轉向系統(tǒng)中，從而完成實時控制的助力轉向。其它輔助控制部分其他輔助控制部分包括汽車的燈光控制、聲音、防盜門窗、空調(diào)等車內(nèi)其他輔助設 施的控制，實現(xiàn)和現(xiàn)有普通汽車相同的功能。動力電池組動力電池組作為電動汽車的一個主要的啟動能源供給者，其選擇也是至關重要 的，考慮到電動汽車的性價比等諸多因素，加之本實用新型采用了獨特的振動和光伏自動 雙供清潔能源作補充，可以選擇適當?shù)哪壳按罅坎捎玫拈y控式鉛酸免維護電池。特殊場合 也可以選用其它高性能電池。電池的容量可根據(jù)不同用途的電動汽車合理選擇。圖5是該新型自動雙供清潔能源電動汽車的電控系統(tǒng)原理圖圖中55、振動換能器157到振動能量控制單元61的連接電纜；56、振動換能器258到振動能量控制單元61的連接電纜；57、振動換能器1 ；58、振動換能器2 ；59、太陽能電池板1 ；60、太陽能電池板2 ；61、振動能量控制單元；62、光伏能量控制單元；63、再生能量控制單元；64、蓄電池管理單元；65、汽車中央處理器核心控制單元；66、動力電池組；67、IXD液晶顯示控制屏；68、電動機驅動控制單元；69、直流逆變供電單元；70、制動及速度調(diào)節(jié)單元；71、電動助力換向單元；72汽車永磁電機發(fā)動機；73、其它輔助控制單元；74、太陽能電池板159到掛光伏能量控制單元62的連接電纜；75、太陽能電池板259到掛光伏能量控制單元62的連接電纜；76、振動能量控制單元61到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜；77、光伏能量控制單元62到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜；78、再生能量控制單元63到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜；79、蓄電池管理單元64到動力電池組66的連接電纜；80、汽車中央處理器核心控制單元65到IXD顯示控制屏67的連接電纜；
9[0097]81、汽車中央處理器核心控制單元65到制動及速度調(diào)節(jié)單元70的連接電纜；82、汽車中央處理器核心控制單元65到電動助力換向單元71的連接電纜；83、電動機驅動控制單元68到汽車永磁電機發(fā)動機72的連接電纜；84、汽車中央處理器核心控制單元65到其它輔助控制單元73的連接電纜；85、動力電池組66到直流逆變供電單元69的連接電纜；86、蓄電池管理單元64到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜；87、汽車中央處理器核心控制單元65到電動機驅動控制單元68的連接電纜；圖6是振動能量控制單元結構圖圖中55、振動換能器157到振動能量控制單元61的連接電纜；56、振動換能器258到振動能量控制單元61的連接電纜；57、振動換能器1 ；58、振動換能器2 ；61、振動能量控制單元；64、蓄電池管理單元；65、汽車中央處理器核心控制單元；76、振動能量控制單元61到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜；88、振動能量控制單元61到蓄電池管理單元64連接電纜；圖7是光伏能量控制單元結構圖圖中59、太陽能電池板1 ；60、太陽能電池板2 ；74、太陽能電池板159到掛光伏能量控制單元62的連接電纜；75、太陽能電池板259到掛光伏能量控制單元62的連接電纜；62、光伏能量控制單元64、蓄電池管理單元；65、汽車中央處理器核心控制單元；77、光伏能量控制單元62到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜；89、光伏能量控制單元62到蓄電池管理單元64連接電纜；圖8是再生能量控制單元結構圖圖中90、回饋發(fā)電控制單元；92、回饋發(fā)電充電單元；94、超級電容器；64、蓄電池管理單元；65、汽車中央處理器核心控制單元；91、回饋發(fā)電控制單元(90)到回饋發(fā)電充電單元92的連接電纜；93、回饋發(fā)電充電單元92到超級電容器94的連接電纜；95、超級電容器94到蓄電池管理單元64連接電纜；圖9是電池管理控制單元結構圖圖中61、振動能量控制單元；62、光伏能量控制單元；63、再生能量控制單元；64、蓄電池管理單元；65、汽車中央處理器核心控制單元；66、動力電池組；88、振動能量控制單元61到蓄電池管理單元64連接電纜；89、光伏能量控制單元62到蓄電池管理單元64連接電纜；95、超級電容器到94到蓄電池管理單元64的連接電纜；79、蓄電池管理單元64到動力電池組66的連接電纜；86、蓄電池管理單元64到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜；103、 車載充電單元；102、電池管理控制單元64到車載充電單元的連接電纜。圖10是直流逆變控制單元結構圖圖中65、汽車中央處理器核心控制單元；66、動力電池組；[0135]68、電動機驅動控制單元；69、直流逆變供電單元；70、制動及速度調(diào)節(jié)單元；71、電動助力換向單元；72汽車永磁電機發(fā)動機；73、其它輔助控制單元；85、動力電池組66到直流逆變供電單元69的連接電纜；96、直流逆變供電單元69到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜；97、直流逆變供電單元69到電動機驅動控制單元68的控制連接電纜；98、直流逆變供電單元69到汽車永磁電機發(fā)動機72的控制連接電纜；99、直流逆變供電單元69到電動助力換向單元71的控制連接電纜；100、直流逆變供電單元69到制動及速度調(diào)節(jié)單元70的控制連接電纜；101、直流逆變供電單元69到其它輔助控制單元73的控制連接電纜；圖11是電機驅動控制單元結構圖圖中65、汽車中央處理器核心控制單元；68、電動機驅動控制單元；69、直流逆變供電單元；72汽車永磁電機發(fā)動機；87、汽車中央處理器核心控制單元65到電動機驅動控制 單元68的連接電纜；83、電動機驅動控制單元68到汽車永磁電機發(fā)動機72的連接電纜；97、直流逆變供電單元69到電動機驅動控制單元68的控制連接電纜圖12是電動助力換向控制單元結構圖圖中65、汽車中央處理器核心控制單元；71、電動助力換向單元；69、直流逆變供 電單元；72汽車永磁電機發(fā)動機；82、汽車中央處理器核心控制單元65到電動助力換向單 元71的連接電纜；99、直流逆變供電單元69到電動助力換向單元71的控制連接電纜；圖13是制動及速度調(diào)節(jié)控制單元結構圖圖中65、汽車中央處理器核心控制單元；70、制動及速度調(diào)節(jié)單元；69、直流逆變 供電單元；81、汽車中央處理器核心控制單元65到制動及速度調(diào)節(jié)單元70的連接電纜； 100、直流逆變供電單元69到制動及速度調(diào)節(jié)單元70的控制連接電纜；圖14是其它輔助控制單元結構圖圖中65、汽車中央處理器核心控制單元；73、其它輔助控制單元；69、直流逆變供 電單元；84、汽車中央處理器核心控制單元65到其它輔助控制單元73的連接電纜；101、直 流逆變供電單元69到其它輔助控制單元73的控制連接電纜；圖15汽車中央處理器核心控制單元結構圖圖中104、數(shù)字輸入接口電路；105、模擬輸入接口電路；106 ；CAN通信接口電路；
107、其它通信接口電路；112、ARM處理器核心板；113、傳感器接口電路；119、數(shù)字輸出接口 電路；120、模擬輸出接口電路；121、IXD液晶顯示接口電路；122、ARM處理器電源接口電路；
108、數(shù)字輸入接口電路104到ARM處理器核心板112的連線；109、模擬輸入接口電路105 到ARM處理器核心板112的連線；110、CAN通信接口電路106到ARM處理器核心板112的 連線；111、其它通信接口電路107到ARM處理器核心板112的連線；114、傳感器接口電路 113到ARM處理器核心板112的連線；115、ARM處理器核心板112到數(shù)字輸出接口電路119的連線；116、ARM處理器核心板112到模擬輸出接口電路120的連線；[0161]117、ARM處理器核心板112到IXD液晶顯示接口電路121的連線；118、ARM處理器核心板112到ARM處理器電源接口電路122的連線；1.機械振動能量的采集如圖5、圖6、圖9、圖15所示汽車依靠原始動力電池組(66)提供的能量啟動后，在路面上運行，由于路面的不 平整，會產(chǎn)生機械振動，通過特殊設計的機械齒輪結構，將機械能傳送到振動換能器157及 振動換能器258，實現(xiàn)振動機械能到電能的能量轉換，為了收集更多的機械振動能量，必要 時，可以在每個車輪上的減震彈簧部分加裝這種特殊設計的機械齒輪結構及振動換能器， 以便采集到更多的機械振動能量。通過振動換能器157及振動換能器2 (58)采集的能量經(jīng) 振動換能器157到振動能量控制單元61的連接電纜和振動換能器258到振動能量控制單 元61的連接電纜，然后送到振動能量控制單元61，通過振動能量控制單元61實現(xiàn)振動能 量的綜合采集，能量調(diào)理，整個控制過程需要汽車中央處理器核心控制單元65的參與，振 動能量控制單元61將經(jīng)過綜合的能量經(jīng)振動能量控制單元61到蓄電池管理單元64連接 電纜88送到蓄電池管理單元64，經(jīng)蓄電池管理單元64中的充電電路，再經(jīng)過蓄電池管理單 元64到動力電池組66的連接電纜完成給動力電池組66的充電。從而完成了第一種清潔 能源——機械能的自動供給。其中振動能量控制單元的外部連接接結構圖見圖6所示、蓄 電池管理單元64的外部鏈接圖如圖9所示、汽車中央處理器核心控制單元65的內(nèi)部結構 框圖如圖15所示。2.光伏太陽能能量的采集如圖7、圖9所示安裝在電動汽車車身上的特殊加工的硅太陽能電池板159和硅太陽能電池板260 不斷地接收太陽光照，將太陽的光輻射能量轉換成電能，必要時可以增加汽車車身上太陽 能電池板的面積，以便收集更多的太陽能，收集到的太陽能經(jīng)太陽能電池板159到掛光伏 能量控制單元62的連接電纜和太陽能電池板259到掛光伏能量控制單元62的連接電纜， 然后送到光伏能量控制單元62，經(jīng)過光伏能量控制單元62的綜合，隔離及電平調(diào)整電路 等，整個控制過程需要汽車中央處理器核心控制單元65的參與。經(jīng)過光伏控制單元62綜 合后的能量然后經(jīng)光伏能量控制單元62到蓄電池管理單元64連接電纜89送到蓄電池管 理單元64，經(jīng)蓄電池管理單元64中的相關的充電電路，再經(jīng)過蓄電池管理單元64到動力電 池組66的連接電纜(79)完成給動力電池組66的充電。從而完成了第二種清潔能源—— 太陽能的自動供給。其中光伏能量控制單元62的外部連接結構圖見圖7所示、蓄電池管理 單元64的外部鏈接圖如圖9所示。3.再生能量的采集如圖8所示為了合理利用汽車在行駛過程中下坡時和制動過程中的多余能量，系統(tǒng)設計增加 了再生能量控制單元(78)，其具體內(nèi)部結構框圖如圖8所示，回饋發(fā)電控制系統(tǒng)90收集汽 車在下坡或者制動過程中的產(chǎn)生的剩余能量，經(jīng)回饋發(fā)電控制單元(90)到回饋發(fā)電充電 單元92的連接電纜(91)送到回饋發(fā)電充電單元92，再經(jīng)過回饋發(fā)電充電單元92到超級電 容器94的連接電纜93將再生能量送給超級電容器94儲存，其中多余的能量還可經(jīng)過超級 電容器94到蓄電池管理單元64連接電纜(95)送到蓄電池管理單元64，經(jīng)蓄電池管理單元 64中的充電電路，再經(jīng)過蓄電池管理單元64到動力電池組66的連接電纜完成給動力電池 組66的充電。實現(xiàn)了再生能量的利用，通過該能量的利用，增加了電動汽車的續(xù)駛里程，實 現(xiàn)了電動汽車的瞬時加減速，避免了電動汽車瞬時加速動力不足問題。[0169]4.電動汽車的能量管理如圖9所示電動汽車的能量管理在電動汽車的行駛過程中是一個很關鍵的環(huán)節(jié)，有效地能 量管理系統(tǒng)能夠大大增加電動汽車的續(xù)駛里程，延長電池的使用壽命，這部分功能由蓄電 池管理單元64來實現(xiàn)，具體外部連接圖如圖9所示，該部分主要完成將振動能量控制單元 61傳送過來的振動電能、光伏能量控制單元(62)傳送過來的電能以及再生能量控制單元 (63)傳送過來的再生電能分別調(diào)理后送到蓄電池管理單元64中的充電電路，由充電電路 完成對動力蓄電池組66的充電工作，同時在運行中對動力電池組66的能量自動補充。通過 電池管理單元64的特殊電路設計以及電流、電壓、電量、溫度等感器等實現(xiàn)對動力電池組 66的各個電池的充電和工作過程中的電壓、電流、電量和溫度進行實時監(jiān)控，同時該蓄電池 管理單元64還具有外部車載充電單元103，蓄電池管理單元64經(jīng)電池管理控制單元64到 車載充電單元的連接電纜102連接到外部車載充電單元103上，整個監(jiān)控管理軟件由運行 在汽車中央處理器核心控制單元65上的監(jiān)控管理軟件來實現(xiàn)。5.電動汽車系統(tǒng)電源供給如圖10所示電動汽車要正常行駛，系統(tǒng)各部分所需要的電源也是不一樣，如發(fā)動機的電機需 要高壓直流或交流電源，其它部分需要低壓直流或交流供電，系統(tǒng)所需要的所有電源都是 由直流逆變單元(69)來提供的，直流逆變單元69的外部連接框圖如圖10所示，動力電池 組66的直流電壓經(jīng)動力電池組66到直流逆變供電單元69的連接電纜85送到直流逆變單 元69，直流逆變單元69包含有脈寬調(diào)制電路、功率因數(shù)校正電路、直流交流功率管變換電 路、高頻變壓器、輸出穩(wěn)壓電路等。驅動脈寬調(diào)制脈沖也可由汽車中央處理器核心控制單元 65產(chǎn)生。通過直流逆變單元69到汽車中央處理器核心控制單元65的控制連接電纜96為 汽車中央處理器核心控制單元65提供工作電源；通過直流逆變供電單元69到電動機驅動 控制單元68的控制連接電纜97為電動機驅動控制單元68提供工作電源；通過直流逆變供 電單元69到汽車永磁電機發(fā)動機72的控制連接電纜98為汽車永磁電機發(fā)動機72提供工 作電源；通過直流逆變供電單元69到電動助力換向單元71的控制連接電纜99為電動助力 換向單元71提供工作電源；通過直流逆變供電單元69到制動及速度調(diào)節(jié)單元70的控制連 接電纜100為制動及速度調(diào)節(jié)單元70提供工作電源；通過直流逆變供電單元69到其它輔 助控制單元73的控制連接電纜101為其它輔助控制單元73提供工作電源，該直流逆變供 電單元69具有過流過壓及過溫保護功能。6.電機驅動控制部分如圖11所示電機驅動控制部分由電動機驅動控制單元68來實現(xiàn)，該電機驅動控制單元68外 部鏈接圖如圖11所示，該電機驅動控制單元68的電路設計與電動汽車所選用的電動機密 切相關，為了提高系統(tǒng)效率，選用永磁電機作為電動汽車的驅動電機，它具有體積小，轉矩 大，轉矩脈動小效率高等優(yōu)點。通過該驅動控制單元68為汽車永磁電機發(fā)動機72提供足 夠的驅動電流及驅動功率，確保永磁電動機按所需要的頻率運轉電。電機驅動控制單元66 通過電動機驅動控制單元68到汽車永磁電機發(fā)動機72的連接電纜83和汽車永磁電機發(fā) 動機72相連接；直流逆變供電單元69通過直流逆變供電單元69到電機驅動控制單元68 的控制連接電纜(97)為電機驅動控制單元68提供工作電源。驅動控制信號由汽車中央處 理器核心控制單元65產(chǎn)生。經(jīng)汽車中央處理器核心控制單元65到電動機驅動控制單元68 的連接電纜87送到電動機驅動控制單元68。[0175]7.電動助力換向部分如圖12所示電動助力換向部分由電動助力換向單元71來實現(xiàn)，它不同于傳統(tǒng)的齒輪換向結 構，其外部鏈接圖如圖12所示。電動助力單元71通常由傳感器、電子控制單元、電動機、電 磁離合器和減速機構等組成。其工作原理是電子控制單元根據(jù)轉向盤的輸入力矩、轉動方 向以及汽車速度等信號，決定電動機的旋轉方向和助力電流的大小，并將指令傳遞給電動 機，通過離合器和減速機構將輔助動力施加到轉向系統(tǒng)中，從而完成實時控制的助力轉向。 點動助力換向單元71的控制信號由汽車中央處理器核心控制單元65依據(jù)相關的傳感器信 號來產(chǎn)生，該控制信號通過汽車中央處理器核心控制單元65到電動助力換向單元71的連 接電纜82送到電動助力換向單元71，該電動助力換向單元71的力矩電機的電源由直流逆 變供電單元69通過直流逆變供電單元69到電動助力換向單元71的控制連接電纜99提 {共。8.制動及速度調(diào)節(jié)部分如圖13所示制動機速度調(diào)節(jié)部分由制動機速度調(diào)節(jié)單元70來實現(xiàn)，其外部連接圖如圖13所 示，制動部分可以采用傳統(tǒng)的電動制動空氣壓縮機系統(tǒng)，也可以采用新型的盤式或鼓式電 動制動器EMB，采用傳統(tǒng)的電動制動空氣壓縮機系統(tǒng)可以與現(xiàn)有的汽車制動系統(tǒng)兼容，若采 用新型的盤式或鼓式電動制動器EMB，則制動系統(tǒng)的結構變得簡單，與傳統(tǒng)的液壓或氣動制 動器的主要不同在于施加在制動摩擦片上的作用力，不是通過液壓油或空氣壓力實現(xiàn)的， 而是通常采用力矩馬達驅動行星齒輪系和滾珠絲杠等機構，將力矩馬達的旋轉運動轉變 為直線運動，將力矩轉變?yōu)槭┘釉谥苿幽Σ疗系妮S向作用力。制動信號由汽車中央處理 器核心控制單元65依據(jù)相關的傳感器信號來產(chǎn)生，通過汽車中央處理器核心控制單元65 到制動及速度調(diào)節(jié)單元70的連接電纜81送到制動及速度調(diào)節(jié)單元70，再通過盤式或鼓式 電動制動器完成制動動作。速度調(diào)節(jié)部分的控制信號同樣也由汽車中央處理器核心控制單 元65產(chǎn)生，通過汽車中央處理器核心控制單元65到制動及速度調(diào)節(jié)單元70的連接電纜81 送到制動及速度調(diào)節(jié)單元70，再通過相應的速度調(diào)節(jié)踏板完成速度調(diào)節(jié)，當然，對于電動汽 車來說，速度調(diào)節(jié)更為方便，也可將速度調(diào)節(jié)旋鈕安裝在方向盤上或其它更適于操作的地 方。9.其它輔助控制部分如圖14所示其他輔助控制部分包括汽車的燈光控制、聲音、防盜門窗、空調(diào)等車內(nèi)其他輔助設 施的控制，實現(xiàn)和現(xiàn)有普通汽車相同的功能，該部分控制功能由其它輔助控制單元73來實 現(xiàn)，其外部連接圖如圖14所示。其它輔助控制單元73的所實現(xiàn)的功能主要由汽車中央處 理器核心控制單元65的軟件設計來決定，控制信號也由汽車中央處理器核心控制單元65 來提供，通過汽車中央處理器核心控制單元65到其它輔助控制單元73的連接電纜81來獲 取控制信號，各控制部分硬件的所需電源依然由直流逆變供電單元69通過直流逆變供電 單元69到其它輔助控制單元73的控制連接電纜101來提供。具體功能執(zhí)行機構由分布在 車內(nèi)各處的執(zhí)行機構來完成。10.汽車中央處理器控制核心部分如圖15所示。這部分作為電動汽車的心臟及大腦，采用高性能的32位ARM處理器來實現(xiàn)，其上 預裝有專用的操作系統(tǒng)及相應的控制軟件，可以對電動汽車的整體性能實現(xiàn)智能化控制。 具體由汽車中央處理器核心控制單元65來完成，汽車中央處理器核心控制單元65的內(nèi)部結構如圖15所示；外部連接結構圖如圖5所示。中央控制系統(tǒng)是電動汽車的控制核心，實 現(xiàn)電動汽車的各種電子控制功能，它的各種控制功能由高性能的ARM處理器來完成，必要 時結合DSP處理器來實現(xiàn)對汽車電動機的精確控制，中央控制系統(tǒng)作為電動汽車的控制核 心，具有多組數(shù)字輸入輸出接口，多組模擬輸入輸出接口，多個傳感器接口，IXD液晶顯示器 接口，通信接口等。中央控制系統(tǒng)采用CAN控制總線結構與其它各部分進行通信控制和數(shù) 據(jù)傳輸。LCD液晶顯示控制屏67是電動汽車的一個可視化人機接口，通過汽車中央處理器 核心控制單元65到LCD顯示控制屏67的連接電纜80將所需要顯示的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃CD液 晶顯示控制屏67，可以實時顯示電動汽車的運行參數(shù)，如運行速度、行駛里程、車內(nèi)、車外溫 度、電池的電量，工作電壓、電流、以及電動機的參數(shù)等等，亦可以集成GPRS和GPS功能，實 現(xiàn)電動汽車的定位、導航及無線遠程監(jiān)控，實現(xiàn)電動汽車的智能化遠程管理及交通信息共 享。
權利要求一種新型自動雙供清潔能源電動汽車，其特征在于減震勢能放大利用發(fā)電裝置設定的機械手(14)分別下連汽車減震軸套(20)，機械(14)中部設復位彈簧(16)，上連以齒輪軸(29)定圓心的不全偏心齒輪(10)；不全偏心齒輪(10)齒合以中心軸(11)定圓心的扇形偏心齒輪(13)；扇形偏心齒輪(13)齒合變速軸(3)齒輪；兩套第一軸承(37)把變速軸(3)定位在由機座(15)設定的軸向孔；變速軸(3)左側是左向齒盤(43)；右側是右向齒盤(44)；左、右向齒盤方向相反，結構相同，分別由鍵(38)、輪輻(40、47)、定向塊(41、46)、滾珠(36)和外擋板(42、45)構成；介輪軸(33)和第二軸承(51)把小介齒輪(50)定位在機座(15)上并與右向齒盤(44)齒合；小介齒輪(50)與左向齒盤(43)同時齒合電機轉子軸(32)。
專利摘要本實用新型是一種新型自動雙供清潔能源電動汽車，它的減震勢能放大利用發(fā)電裝置設定的機械手分別下連汽車減震軸套，機械中部設復位彈簧，上連以齒輪軸定圓心的不全偏心齒輪；不全偏心齒輪齒合以中心軸定圓心的扇形偏心齒輪；扇形偏心齒輪齒合變速軸齒輪；兩套第一軸承把變速軸定位在由機座設定的軸向孔；變速軸左側是左向齒盤；右側是右向齒盤；左、右向齒盤方向相反，結構相同，分別由鍵、輪輻、定向塊、滾珠和外擋板構成；介輪軸和第二軸承把小介齒輪定位在機座上并與右向齒盤齒合；小介齒輪與左向齒盤同時齒合電機轉子軸。它可以利用汽車在運行過程中的震動所產(chǎn)生的能量以及太陽光的輻射能量，自動為汽車提供運動過程中的能量補充。
文檔編號B60L11/18GK201761374SQ20102020650
公開日2011年3月16日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權日2010年5月27日
發(fā)明者李乃堂, 楊周梅, 趙全文 申請人:趙全文;楊周梅;李乃堂