多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備，包括汽車底盤、汽車車身、汽車上的電器和汽車故障設(shè)置與考核系統(tǒng)，還包括一多能源管理系統(tǒng)，以及分別與此多能源管理系統(tǒng)相連的純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)、內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)、太陽能動(dòng)力系統(tǒng)、風(fēng)能動(dòng)力系統(tǒng)、燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)和減速制動(dòng)、排氣能量回收裝置，各個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)均能夠提供汽車運(yùn)行能量。本實(shí)用新型基于系統(tǒng)工程思想，將各種能量系統(tǒng)有機(jī)融合，共同驅(qū)動(dòng)汽車行駛。也可單獨(dú)利用各種能源系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)和故障設(shè)置與考核，從而擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，節(jié)省實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本。
【專利說明】多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車教學(xué)設(shè)備研究領(lǐng)域，特別涉及一種多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源與環(huán)境已經(jīng)成為人類發(fā)展和生存的重大問題，傳統(tǒng)汽車使用的石油燃料正面臨枯竭，而且有害尾氣排放嚴(yán)重，為了解決能源短缺、環(huán)境污染問題，人類開發(fā)了電動(dòng)汽車等新能源汽車。
[0003]電動(dòng)汽車是依靠電能驅(qū)動(dòng)的車輛，在行駛過程中基本不排放有害氣體，成為21世紀(jì)汽車的發(fā)展方向，世界各國都高度重視新能源汽車的發(fā)展。2010年美國首次將新能源汽車提到國家戰(zhàn)略層面，明確提出2015年美國要有100萬輛充電式混合動(dòng)力車；我國2010年出臺(tái)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出未來10年，中央財(cái)政投入將達(dá)1000億元，使新能源汽車保有量達(dá)到500萬輛。
[0004]技術(shù)推廣、教育先行，作為新能源汽車技術(shù)推廣，目前部分學(xué)校已經(jīng)開設(shè)相關(guān)課程，但是普遍缺少實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如果購買真實(shí)新能源汽車，價(jià)格十分昂貴，如比亞迪E6純電動(dòng)汽車，一臺(tái)售價(jià)30多萬，而且功能單一，不適合教學(xué)，不能進(jìn)行故障設(shè)置與檢測(cè)和考核。
[0005]近年來也有將電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)以實(shí)驗(yàn)臺(tái)形式展示，如中國專利申請(qǐng)201120275192和201120275193，分別公開了一種混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車實(shí)驗(yàn)臺(tái)和串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其臺(tái)架僅限于電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，不是整臺(tái)可移動(dòng)的汽車，而且只能進(jìn)行一種能源轉(zhuǎn)換，功能單一，不能將多種能源進(jìn)行有機(jī)融合，大大增加了開支。而其他的一些關(guān)于電動(dòng)汽車的發(fā)明，都是基于電動(dòng)汽車的局部改進(jìn)，不屬于實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域。所以，設(shè)計(jì)開發(fā)出一種多功能的多能源混合動(dòng)力汽車教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，有著重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備，該設(shè)備利用系統(tǒng)工程原理，通過一多能源管理系統(tǒng)，將多種新能源動(dòng)力系統(tǒng)有機(jī)融合，共同驅(qū)動(dòng)汽車行駛，可以直觀顯示多種新能源汽車的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，大大擴(kuò)展了教學(xué)內(nèi)容，方便教學(xué)，節(jié)約開支，有利推廣。
[0007]本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備，包括汽車底盤、汽車車身、汽車上的電器和汽車故障設(shè)置與考核系統(tǒng)，，還包括一多能源管理系統(tǒng)，以及分別與此多能源管理系統(tǒng)相連的純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)、內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)、太陽能動(dòng)力系統(tǒng)、風(fēng)能動(dòng)力系統(tǒng)、燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，各個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)均能夠驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行。本實(shí)用新型采用系統(tǒng)工程方法和多能源管理系統(tǒng)，將化學(xué)能、電能、機(jī)械能、動(dòng)能、太陽能、風(fēng)能、燃料電池能量等有機(jī)融合，共同驅(qū)動(dòng)汽車行駛。也可以單獨(dú)做各種能源利用實(shí)驗(yàn)，從而節(jié)省實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本。[0008]具體的，所述純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)包括蓄電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)裝置，其中蓄電池組與多能源管理系統(tǒng)相連，在多能源管理系統(tǒng)作用下控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制傳動(dòng)裝置。
[0009]優(yōu)選的，所述內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)、傳動(dòng)裝置，其中內(nèi)燃機(jī)與多能源管理系統(tǒng)相連，多能源管理系統(tǒng)控制內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)，直接通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)車輪行駛。
[0010]更進(jìn)一步的，所述內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)和純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)相組合，包括內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)裝置，其中內(nèi)燃機(jī)、蓄電池組與多能源管理系統(tǒng)相連，在蓄電池組內(nèi)電力大于25%時(shí)，多能源管理系統(tǒng)通過純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輛行駛；一旦蓄電池組電力低于25%，則認(rèn)為電力嚴(yán)重不足，此時(shí)多能源管理系統(tǒng)通過內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，同時(shí)內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，向蓄電池組充電。在實(shí)際應(yīng)用中，如果汽車超負(fù)荷，則蓄電池組還可通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，所以電動(dòng)汽車此時(shí)發(fā)出的功率將是內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)功率之和，這也是電動(dòng)汽車的一大優(yōu)點(diǎn)。
[0011]優(yōu)選的，所述教學(xué)設(shè)備還包括用于將內(nèi)燃機(jī)排氣能量進(jìn)行回收利用的內(nèi)燃機(jī)排氣能量回收裝置，包括排氣道、排氣門、排氣渦輪、進(jìn)氣渦輪、進(jìn)氣道、進(jìn)氣門，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)過排氣門、排氣道，帶動(dòng)排氣渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)進(jìn)氣渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將空氣增壓，經(jīng)進(jìn)氣道、進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸。從而可以使空氣密度增加，氣缸供油量可增加，燃燒更充分，提高了內(nèi)燃機(jī)功率，降低了燃料消耗。
[0012]更進(jìn)一步的，所述內(nèi)燃機(jī)排氣能量回收裝置還包括一排氣發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)過排氣門、排氣道，帶動(dòng)排氣渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)排氣發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電能經(jīng)多能源管理系統(tǒng)控制后向蓄電池組進(jìn)行充電。從而可以利用廢氣實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的供電。
[0013]具體的，所述太陽能動(dòng)力系統(tǒng)包括太陽能電池板，與多能源管理系統(tǒng)相連，太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，向蓄電池組充電。
[0014]具體的，所述風(fēng)能動(dòng)力系統(tǒng)包括風(fēng)扇、風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)扇安裝在汽車表面和排氣管后方，風(fēng)力發(fā)電機(jī)與多能源管理系統(tǒng)相連，汽車前進(jìn)以及汽車排氣時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，向蓄電池組充電。
[0015]更進(jìn)一步的，所述教學(xué)設(shè)備還包括汽車制動(dòng)和減速能量回收裝置，包括車輪傳感器、逆變器，一旦車輪傳感器檢測(cè)到當(dāng)前車輛處于制動(dòng)或減速，則將信息傳遞到多能源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)變換為發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的電能通過逆變器、多能源管理系統(tǒng)后向蓄電池組充電。從而使汽車制動(dòng)和減速時(shí)產(chǎn)生的能量得到有效回收和利用。
[0016]具體的，所述燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)包括含氫燃料的燃料電池，燃料電池與多能源管理系統(tǒng)相連，燃料電池將氫燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，向蓄電池組充電。作為真正的燃料電池汽車，產(chǎn)生的電流可以直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)汽車行駛。作為教學(xué)用途，燃料電池產(chǎn)生的電流較小，主要是給蓄電池充電，再由蓄電池驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)汽車行駛。
[0017]更進(jìn)一步的，所述燃料電池為單體燃料電池組，單體燃料電池包括正極、負(fù)極、電解質(zhì)、氫燃料通道、空氣通道，正、負(fù)極板采用活性炭制成，置于電解質(zhì)溶液中。
[0018]具體的，所述教學(xué)設(shè)備還包括用于對(duì)教學(xué)設(shè)備中各器件進(jìn)行故障設(shè)置的故障設(shè)置與考核系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括人機(jī)交互單元以及PLC控制器。
[0019]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0020]1、本實(shí)用新型利用系統(tǒng)工程原理，通過一多能源管理系統(tǒng)，將化學(xué)能、電能、動(dòng)能、太陽能、風(fēng)能、燃料電池能量、排氣能量等有機(jī)融合，共同驅(qū)動(dòng)教學(xué)汽車行駛。該教學(xué)設(shè)備將多種新能源組合在一輛汽車上，可以直觀顯示多種新能源汽車的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，大大方便教學(xué)，節(jié)約開支，有利推廣。
[0021]2、本實(shí)用新型將多種動(dòng)力系統(tǒng)集成在一臺(tái)電動(dòng)汽車上，可進(jìn)行純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)；可進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)汽車的混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)原理教學(xué)；可進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)排氣能量回收的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)；可進(jìn)行燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)；可進(jìn)行太陽能利用的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)；可進(jìn)行風(fēng)能利用的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)；可進(jìn)行汽車制動(dòng)和減速能量回收的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)；可進(jìn)行汽車在各種工況多種能源優(yōu)化匹配的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)。可進(jìn)行多種能源電動(dòng)汽車使用教學(xué)(含起動(dòng)、加速、中速、高速、減速、制動(dòng)等)；可進(jìn)行多種新能源汽車檢測(cè)維修教學(xué)(含各種傳感器、執(zhí)行器、控制器檢測(cè))；可進(jìn)行多種新能源汽車智能故障設(shè)置和診斷排除教學(xué)；可進(jìn)行多新能源汽車結(jié)構(gòu)原理、使用維修和故障設(shè)置、檢測(cè)排除技能考核。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型多能源電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本實(shí)用新型多能源電動(dòng)汽車的工作原理圖。
[0024]圖3是本實(shí)用新型的純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0025]圖4是本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)與純電動(dòng)的混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0026]圖5是本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)排氣能量回收裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0027]圖6是本實(shí)用新型太陽能動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0028]圖7是本實(shí)用新型太陽能電池板的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0029]圖8是本實(shí)用新型風(fēng)能動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0030]圖9是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0031]圖10是本實(shí)用新型汽車制動(dòng)和減速能量回收裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0032]圖11是本實(shí)用新型燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖12是本實(shí)用新型燃料電池的工作原理示意圖。
[0034]圖13是本實(shí)用新型的純電動(dòng)汽車電路的故障設(shè)置圖。
[0035]圖14是本實(shí)用新型的故障設(shè)置與考核系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0036]圖15是本實(shí)用新型的故障評(píng)分系統(tǒng)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0038]實(shí)施例1
[0039]如圖1所示，多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)主要包括多能源管理系統(tǒng)7，多能源管理系統(tǒng)7與多種能源動(dòng)力系統(tǒng)相連，例如動(dòng)力電池、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、燃料電池、太陽能電池板1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)能量回收裝置等、汽車底盤(含動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)6、行駛系統(tǒng)
5、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2、制動(dòng)系統(tǒng)8等)、汽車上的電器4 (含燈光、信號(hào)、儀表、音響等)、汽車車身3(含車體、車架、座椅等)、電動(dòng)汽車故障設(shè)置與考核系統(tǒng)(含汽車教學(xué)電路板10、故障設(shè)置裝置9、故障檢測(cè)端子、考核與評(píng)分系統(tǒng)等)。其總體工作原理示意圖如圖2所示，各個(gè)分部分的工作原理分述如下:
[0040]1、純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)功能
[0041]如圖3所示，純電動(dòng)汽車是指由純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)包括蓄電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)裝置，其中蓄電池組與多能源管理系統(tǒng)相連，在多能源管理系統(tǒng)作用下控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制傳動(dòng)裝置。工作時(shí)，蓄電池組電源電路接通，電流從蓄電池組，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)控制輸出，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)汽車傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)車輪行駛。蓄電池組放電電流大小和存電情況通過顯示裝置顯示。
[0042]該多能源管理系統(tǒng)還進(jìn)行如下操作:(1)實(shí)時(shí)跟蹤電池運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)檢測(cè):實(shí)時(shí)采集電池充放電狀態(tài)，采集的數(shù)據(jù)包括電池總電壓、電池總電流等。由于動(dòng)力電池都是串聯(lián)使用的，所以對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的測(cè)量是電池管理的基礎(chǔ)。(2)剩余電量估算:電池剩余能量相當(dāng)于傳統(tǒng)車的油量，估算是為了讓司機(jī)及時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行狀況。
[0043]2、內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)汽車的混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)功能
[0044]如圖4所示，內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)汽車的混合動(dòng)力汽車是指由內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)和純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)相混合驅(qū)動(dòng)，包括內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)裝置，其中內(nèi)燃機(jī)、蓄電池組與多能源管理系統(tǒng)相連，在蓄電池組內(nèi)電力充足時(shí)，多能源管理系統(tǒng)通過純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，如同純電動(dòng)汽車的工作原理；一旦蓄電池組電力不足(一般是低于25%)，則多能源管理系統(tǒng)控制內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)，通過內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，同時(shí)內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，向蓄電池組充電。在實(shí)際應(yīng)用中，如果汽車超負(fù)荷，則蓄電池組還可通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。
[0045]發(fā)電機(jī)和蓄電池組的充、放電電流大小和存電情況通過顯示裝置顯示。
[0046]3、內(nèi)燃機(jī)排氣能量回收裝置的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)功能
[0047]內(nèi)燃機(jī)排氣流速快，溫度高，能量大量浪費(fèi)，還造成排氣污染。本實(shí)用新型將內(nèi)燃機(jī)排氣能量分3個(gè)途徑進(jìn)行回收利用，如圖5所示。
[0048]一是進(jìn)行廢氣渦輪增壓，即發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)排氣門16、排氣道17，帶動(dòng)排氣渦輪18轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)傳動(dòng)軸19帶動(dòng)進(jìn)氣渦輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，將空氣增壓，經(jīng)進(jìn)氣道12、進(jìn)氣門13進(jìn)入氣缸15的活塞14上方，由于空氣密度增加，使得發(fā)動(dòng)機(jī)供油量可增加，燃燒更充分，提高了內(nèi)燃機(jī)功率，降低了燃料消耗。
[0049]二是利用廢氣能量發(fā)電，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)排氣門16、排氣道17，帶動(dòng)排氣渦輪18轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)傳動(dòng)軸19帶動(dòng)排氣發(fā)電機(jī)20轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電能經(jīng)多能源管理系統(tǒng)，向蓄電池組進(jìn)行充電。
[0050]三是利用廢氣能量驅(qū)動(dòng)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電能經(jīng)多能源管理系統(tǒng)，向蓄電池組進(jìn)行充電。
[0051]4、太陽能利用的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)功能
[0052]如圖6所示，電動(dòng)汽車的太陽能利用是通過太陽能電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換變成電流，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，向蓄電池充電，蓄電池再向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。充電電流情況通過顯示裝置顯示。
[0053]如圖7所示，太陽能電池板接受太陽光照射并轉(zhuǎn)換成電能。
[0054]5、風(fēng)能利用的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)功能
[0055]如圖8所示，電動(dòng)汽車的風(fēng)能利用是通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換變成電流，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，向蓄電池充電，蓄電池再向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。充電電流情況通過顯示裝置顯示。
[0056]圖9是風(fēng)力發(fā)電裝置，包括風(fēng)扇、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、多能源管理系統(tǒng)、蓄電池組等組成，風(fēng)扇安裝在汽車流速較快的表面和排氣管后方，汽車前進(jìn)或者汽車排氣時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪箱等傳動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，通過多能源管理系統(tǒng)，向蓄電池充電。
[0057]6、汽車制動(dòng)和減速能量回收裝置的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)功能
[0058]汽車制動(dòng)和減速時(shí)，有許多能量浪費(fèi)，通過汽車制動(dòng)和減速能量回收裝置，可以有效回收這部分能量。
[0059]如圖10所示，電動(dòng)汽車制動(dòng)和減速時(shí)，通過車輪傳感器把信息告知多能源管理系統(tǒng)，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)變換為發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的電能通過逆變器，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)向蓄電池組充電。充電電流情況通過顯示裝置顯示。
[0060]7、燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)功能
[0061]電動(dòng)汽車分純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車等類型，采用燃料電池作為動(dòng)力的電動(dòng)汽車稱為燃料電池電動(dòng)汽車，它與其他能源的組合也可以稱為混合動(dòng)力汽車。
[0062]如圖11所示，燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)包括含氫燃料的燃料電池，燃料電池與多能源管理系統(tǒng)相連，燃料電池將氫燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，向蓄電池組充電。
[0063]單體燃料電池主要由正極22、負(fù)極24、電解質(zhì)23、氫燃料通道25、空氣通道21等組成，如圖12所示，正、負(fù)極板采用活性炭制成，置于電解質(zhì)溶液中。
[0064]燃料電池工作時(shí)，外界不斷供給負(fù)極氫氣，供給正極空氣，在催化劑(鉬、多孔石墨等)作用下，產(chǎn)生如下反應(yīng):
[0065]負(fù)極2H2 — 4H++4e-
[0066]正極02+4H++4e- — 2H20
[0067]負(fù)極經(jīng)催化劑作用，氫原子中的電子被分離出來，在正極吸引下，在外電路形成電流，失去電子的氫離子，在正極與氧及電子結(jié)合為水，氧可從空氣中獲得，只要不斷地供給氫氣和帶走水，燃料電池就可不斷供給電能。
[0068]作為真正的燃料電池汽車，產(chǎn)生的電流可以直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)汽車行駛。作為教學(xué)用途，燃料電池產(chǎn)生的電流較小，主要是給蓄電池充電，再由蓄電池驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)汽車行駛。
[0069]工作時(shí)，蓄電池組電源電路接通，電流從蓄電池組，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)控制輸出，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，帶動(dòng)車輪行駛。蓄電池組放電電流大小和存電情況通過顯示裝置顯示。
[0070]用于控制燃料電池的反應(yīng)過程(起動(dòng)、反應(yīng)、輸出電能的調(diào)整、停止等)，也是由多能源管理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和檢測(cè)。
[0071]8、多種能源優(yōu)化匹配的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)功能
[0072]—部電動(dòng)汽車集成多種能源，可以單獨(dú)由某一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)提供能源，也可以由若干個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)提供能源。多個(gè)能源共同驅(qū)動(dòng)時(shí)如何進(jìn)行優(yōu)化匹配很重要。例如可采用如下的驅(qū)動(dòng)方式:[0073]汽車起步時(shí)，多能源管理系統(tǒng)控制由蓄電池組向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，使汽車快速起
I K
少；
[0074]汽車小負(fù)荷(相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門30%開度以內(nèi))時(shí)，多能源管理系統(tǒng)仍然控制蓄電池組向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)汽車行駛，同時(shí)控制太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)向蓄電池充電；
[0075]汽車中負(fù)荷(相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門30%_85%開度)時(shí)，多能源管理系統(tǒng)仍然控制蓄電池組向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)汽車行駛，同時(shí)控制太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)向蓄電池充電；如果存電不足，則控制內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)汽車行駛，同時(shí)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，向蓄電池組充電，同時(shí)控制太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)向蓄電池充電；
[0076]汽車大負(fù)荷和超負(fù)荷(相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門85%以上開度)時(shí)，只要蓄電池組存電充足，多能源管理系統(tǒng)控制內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)汽車行駛，同時(shí)蓄電池組向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，一起驅(qū)動(dòng)汽車，另外內(nèi)燃機(jī)也帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，向蓄電池組充電，同時(shí)太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)向蓄電池充電；
[0077]汽車制動(dòng)或減速時(shí)，多能源管理系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)變換為發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的電能通過逆變器，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)向蓄電池充電，進(jìn)行能量回收。
[0078]多能源管理系統(tǒng)控制依據(jù)是通過電動(dòng)汽車上的各種傳感器(如加速踏板、車速傳感器等)傳遞的信息，通過比對(duì)內(nèi)部的固化程序，再進(jìn)行輸出控制。
[0079]9、故障設(shè)置、檢測(cè)排除和技能考核教學(xué)功能
[0080]作為教學(xué)用途的電動(dòng)汽車應(yīng)該有故障設(shè)置、檢測(cè)排除和技能考核等教學(xué)功能，本實(shí)用新型在電動(dòng)汽車上可設(shè)置60多種電路故障，以純電動(dòng)汽車為例，故障設(shè)置如圖13所示，手指指向的③和④號(hào)線，分別代表從加速踏板到多能源管理系統(tǒng)的2條電路出現(xiàn)斷路的故障。
[0081]故障的設(shè)置通過故障設(shè)置系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，如圖14所示，通過觸控屏輸入故障代碼，通過PLC控制繼電器，再控制電路通斷，進(jìn)行故障設(shè)置。
[0082]故障檢測(cè)功能主要是在電路板上(如圖13所示)設(shè)置了許多檢測(cè)端子，學(xué)生可以通過各種儀表儀器檢測(cè)線路狀態(tài)。
[0083]圖15是本實(shí)用新型的故障設(shè)置與考核評(píng)分系統(tǒng)的流程圖。教師通過計(jì)算機(jī)智能調(diào)取試題庫中的試題，并通過PLC和繼電器對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上的汽車進(jìn)行故障設(shè)置；學(xué)生通過觸控屏進(jìn)行故障診斷，然后把結(jié)果上報(bào)至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)的評(píng)分單元自動(dòng)判別評(píng)分和進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、打印輸出。
[0084]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備，包括汽車底盤、汽車車身、汽車上的電器和汽車故障設(shè)置與考核系統(tǒng)，其特征在于，還包括一多能源管理系統(tǒng)，以及分別與此多能源管理系統(tǒng)相連的純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)、內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)、太陽能動(dòng)力系統(tǒng)、風(fēng)能動(dòng)力系統(tǒng)、燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)； 所述純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)包括蓄電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)裝置，其中蓄電池組與多能源管理系統(tǒng)相連，在多能源管理系統(tǒng)作用下控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制傳動(dòng)裝置； 所述內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)、傳動(dòng)裝置，其中內(nèi)燃機(jī)與多能源管理系統(tǒng)相連，多能源管理系統(tǒng)控制內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)，直接通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)車輪行駛； 所述太陽能動(dòng)力系統(tǒng)包括太陽能電池板，與多能源管理系統(tǒng)相連，太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，向蓄電池組充電； 所述風(fēng)能動(dòng)力系統(tǒng)包括風(fēng)扇、風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)扇安裝在汽車表面和排氣管后方，風(fēng)力發(fā)電機(jī)與多能源管理系統(tǒng)相連，汽車前進(jìn)以及汽車排氣時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，向蓄電池組充電； 所述燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)包括含氫燃料的燃料電池，燃料電池與多能源管理系統(tǒng)相連，燃料電池將氫燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)多能源管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，向蓄電池組充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)和純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)相組合，包括內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)裝置，其中內(nèi)燃機(jī)、蓄電池組與多能源管理系統(tǒng)相連，在蓄電池組內(nèi)電力充足時(shí)，多能源管理系統(tǒng)通過純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輛行駛；一旦蓄電池組電力不足，則多能源管理系統(tǒng)通過內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，同時(shí)內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，向蓄電池組充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述教學(xué)設(shè)備還包括用于將內(nèi)燃機(jī)排氣能量進(jìn)行回收利用的內(nèi)燃機(jī)排氣能量回收裝置，包括排氣道、排氣門、排氣渦輪、進(jìn)氣渦輪、進(jìn)氣道、進(jìn)氣門，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)過排氣門、排氣道，帶動(dòng)排氣渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)進(jìn)氣渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將空氣增壓，經(jīng)進(jìn)氣道、進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)排氣能量回收裝置還包括一排氣發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)過排氣門、排氣道，帶動(dòng)排氣渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)經(jīng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)排氣發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電能經(jīng)多能源管理系統(tǒng)控制后向蓄電池組進(jìn)行充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述教學(xué)設(shè)備還包括汽車制動(dòng)和減速能量回收裝置，包括車輪傳感器、逆變器，一旦車輪傳感器檢測(cè)到當(dāng)前車輛處于制動(dòng)或減速，則將信息傳遞到多能源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)變換為發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的電能通過逆變器、多能源管理系統(tǒng)后向蓄電池組充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述燃料電池為單體燃料電池組，單體燃料電池包括正極、負(fù)極、電解質(zhì)、氫燃料通道、空氣通道，正、負(fù)極板采用活性炭制成，置于電解質(zhì)溶液中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能源電動(dòng)汽車教學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述教學(xué)設(shè)備還包括用于對(duì)教學(xué)設(shè)備中各器件進(jìn)行故障設(shè)置與考核的故障設(shè)置與考核系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括人機(jī)交互單元以及PLC控制器。
【文檔編號(hào)】B60K6/00GK203752880SQ201320555597
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】蔡興旺, 李飛, 鐘錦昌, 劉健斐, 吳奇, 溫志清, 喬鐵兵 申請(qǐng)人:廣州市銘珠電控設(shè)備科技有限公司