一種帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電動汽車，含有自動平衡動能發(fā)電機、驅(qū)動系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)三部分的電動汽車。在原有的發(fā)條式發(fā)電機的基礎(chǔ)上，增加了雙向擺陀構(gòu)成了動能感應(yīng)發(fā)電機，通過車輛產(chǎn)生的搖動或振動達到自動上弦并能持續(xù)發(fā)電的目的，并通過陀螺儀支架將發(fā)電機安裝于車輛上，以實現(xiàn)自動平衡動能。中央控制系統(tǒng)可根據(jù)車輛行駛狀態(tài)判斷存儲能量或提供電力。本發(fā)明減少了發(fā)條式發(fā)電機對人力上弦的依賴，通過對輪轂電機的電力回收，多種發(fā)電措施能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)發(fā)電的目的，且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，能夠充分利用現(xiàn)有能源，具有環(huán)保、便捷的優(yōu)點，可產(chǎn)生巨大經(jīng)濟價值，對于節(jié)能減排就有著重要的推廣價值。
【專利說明】一種帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動汽車，更具體地涉及一種帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，該電動汽車含有自動平衡動能發(fā)電機、驅(qū)動系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)三部分。
【背景技術(shù)】
[0002]CN200610147164.2中公布了將機械式鐘表的彈性裝置的原理應(yīng)用到發(fā)明中，同時設(shè)有變速裝置，在變速裝置的末端和發(fā)電機組合在一起，并設(shè)有轉(zhuǎn)速調(diào)控裝置和外部加能部分，控制器是把儲存的機械能以一定的速度釋放，從而帶動發(fā)電機發(fā)出電力，這種自動發(fā)電裝置可以使用在輪船、飛機、火車、軍事、國防等各種野外或移動的用電行業(yè)，它還不受任何天氣條件的限制。
[0003]200710029697.5公布了由外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)電機構(gòu)成的一種輪轂電機，是把去掉電機鑄鐵外殼的電機初級定子安裝在車軸上，把次級轉(zhuǎn)子安裝在車輪轂里面，構(gòu)成一種直接由計算機操縱、控制、驅(qū)動的輪轂電機，它能輸出足夠大的轉(zhuǎn)矩。它機電一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計很特另O，構(gòu)思新穎，設(shè)計巧妙，技術(shù)先進，非常實用；它簡單可靠、緊湊、輕巧、結(jié)實、經(jīng)久、耐用，成本低、制作安裝很方便。用它能組成電動汽車專用的輪轂電機車輪動力系統(tǒng)。
[0004]201110097328.6公布了一種車載中央控制器，包括處理器、存儲器、地址鎖存器、總線接口電路、外部輸入信號采集電路、輸出信號控制電路和輔助電路，利用功率開關(guān)器件來代替繼電器直接驅(qū)動大功率電器，從而實現(xiàn)對相關(guān)電器的診斷功能，可以采用配裝專用診斷軟件的筆記本電腦來代替專用診斷設(shè)備，通過USB接口實現(xiàn)在線編程應(yīng)用軟件的下載，以及車輛參數(shù)的設(shè)置和在線診斷等功能。本發(fā)明與外部信號采集部件、外部受控部件和觸摸屏形成汽車控制系統(tǒng)應(yīng)用平臺，可根據(jù)不同車型或需求對應(yīng)用程序有針對性地進行二次開發(fā)，從而解決了汽車車輛目前存在的每一配置不同的車型，均需單獨開發(fā)不同的控制器和配置不同的控制軟件的難題，避免了大量的人力、財力的浪費。
[0005]但現(xiàn)有技術(shù)中還沒有把自發(fā)電裝置、車輛控制系統(tǒng)和輪轂驅(qū)動電機及能量回收進行有效的整合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種電動汽車，旨在提供一種含有自動平衡動能發(fā)電機、驅(qū)動系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)三部分的電動汽車，目的是:充分利用車輛在行駛過程中產(chǎn)生的顛簸振動和搖擺的動能并將其轉(zhuǎn)化成電能，從而增加電動汽車行駛里程，讓汽車更環(huán)保，節(jié)約開車成本。
[0007]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種帶有自動平衡動能發(fā)電機電動汽車，包括自動平衡動能發(fā)電機、驅(qū)動系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)三部分。其中:
[0009](一)自動平衡動能發(fā)電機
[0010]是在原有的發(fā)條式發(fā)電機的基礎(chǔ)上，增加了雙向擺陀，構(gòu)成動能發(fā)電機，通過車輛產(chǎn)生的搖動或振動達到自動上弦并能持續(xù)發(fā)電的目的，并通過陀螺儀支架將發(fā)電機安裝于車輛上，以實現(xiàn)自動平衡動能。還可加裝手動搖把上弦作為一個輔助的上弦功能，還可加裝增加發(fā)條助力電機上弦的輔助功能，其中電機上弦的輔助功能是以車內(nèi)的蓄電池中電量充足的前提下來實現(xiàn)的。上述措施彌補了發(fā)條式發(fā)電機對人力上弦的依賴。
[0011]該動能發(fā)電機的主要部件包括:發(fā)條及發(fā)條盒、變速齒輪組、齒圈、發(fā)電機，還包括雙向擺陀、搐縱齒輪和棘爪、單向軸承、傳動齒輪、從動齒輪。
[0012]發(fā)條為磁性發(fā)條，發(fā)電機為磁懸浮發(fā)電機；
[0013]該動能發(fā)電機各部件的連接:
[0014]帶有搐縱齒輪和棘爪的雙向擺陀的軸與發(fā)條的中心端固定連接，發(fā)條的最外端與帶有齒的發(fā)條盒內(nèi)壁相連，雙向擺陀底部固定有單向軸承與軸相連，雙向擺陀通過其底部環(huán)形齒與傳動齒輪相嚙合，傳動齒輪還與從動齒輪相嚙合，從動齒輪的中央有單向軸承，軸承套于與雙向擺陀相連的軸上，且安裝的方向與雙向擺陀底部的單向軸承一致；如圖3，帶有齒的發(fā)條盒的底部以等邊形式固定有固定有三個或三個以上齒輪且齒緣露于帶有齒的發(fā)條盒之外，并將齒輪置與齒圈內(nèi)，可設(shè)有一組或多組變速齒輪，第I組變速齒輪組的正面中心固定有一個齒輪與帶有齒的發(fā)條盒的底部的齒輪同時嚙合，且變速齒輪組正面的齒輪直徑不大于帶有齒的發(fā)條盒的底部的齒輪的直徑，變速齒輪組的背面為等邊形式安放的齒輪，且變速齒輪組同軸同向安放并使其齒輪相互嚙合；齒圈的作用，是將變速齒輪可依次同軸同向的旋轉(zhuǎn)于筒內(nèi)并使其筒內(nèi)的齒與變速齒輪上的齒相互哨合，齒圈與發(fā)電機外殼相固定；發(fā)電機轉(zhuǎn)子上固定的齒輪與最后一組變速齒輪組相嚙合。
[0015]所述動能發(fā)電機還可加裝手動搖把，此手動搖把為可折疊式手動搖把；手動搖把一端固定有齒輪；通過手動搖把的折疊、打開，使手動搖把的齒輪與發(fā)條盒的外延齒，呈分離、嚙合兩種狀態(tài)。當折疊手動搖把的搖把打開時搖把上的齒輪與帶有齒的發(fā)條盒的外延的齒嚙合，可折疊手動搖把的搖把關(guān)閉時搖把上的齒輪與帶有齒的發(fā)條盒外延的齒分開。
[0016]所述動能發(fā)電機還可加裝發(fā)條助力電機，發(fā)條助力電機上的齒輪與發(fā)條盒上的齒相嚙合，當車內(nèi)的蓄電池中電量充足的前提下，來實現(xiàn)輔助上弦功能，將能量儲存在發(fā)條上。
[0017]所述動能發(fā)電機的發(fā)電機可加裝發(fā)電機轉(zhuǎn)子啟動電機，轉(zhuǎn)子啟動電機通過齒輪與發(fā)電機轉(zhuǎn)子外殼的齒相哨合；
[0018]所述動能發(fā)電機還可同時添加手動搖把和發(fā)條助力電機；
[0019]該動能發(fā)電機通過陀螺儀支架安裝于車輛上適合的部位，如安裝在座位下、前機蓋內(nèi)、后備箱中。
[0020]整個發(fā)電機固定于陀螺儀支架上，陀螺儀支架的連接處有卡鎖。在自動平衡動能發(fā)電機安裝于車輛上時，由于空間的限制無法垂直于地面安裝，所述陀螺儀支架的作用則是依靠陀螺儀支架將動能發(fā)電機固定的角度調(diào)整好并將其固定，使得發(fā)電裝置上的雙向擺陀能更好、更平穩(wěn)的工作，陀螺儀支架內(nèi)置有傳感器可感知車輛是否處于水平狀態(tài)及傾斜角度，發(fā)電機主體上下兩端于第三層支架連接，發(fā)電機的主體的底部與第三層支架保持相對固定，擺fc始終保持可以活動。
[0021]當此發(fā)電機設(shè)備安裝于車上時，車輛行進過程中會產(chǎn)生左右或上下的搖動，那么任何的搖動都將使雙向擺陀卷緊發(fā)條來帶動發(fā)電機產(chǎn)生電能供應(yīng)車輛行駛。[0022]( 二)驅(qū)動系統(tǒng)
[0023]本發(fā)明改進的第二部分既驅(qū)動系統(tǒng)，本發(fā)明提供的一種新型永磁式輪轂電機，其特點是內(nèi)轉(zhuǎn)子式電機，包括外殼、設(shè)于外殼內(nèi)的第一轉(zhuǎn)子、設(shè)于外殼內(nèi)的第一定子，穿過外殼和第一轉(zhuǎn)子、第一定子的電機轉(zhuǎn)軸，所述的第一轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸固定，所述的第一定子固定于外殼的內(nèi)側(cè)；第一轉(zhuǎn)子與第一定子相鄰一側(cè)的表面上布置多個的永磁塊，在與第一轉(zhuǎn)子永磁塊相對的第一定子表面上設(shè)置多個繞組線圈。
[0024]永磁式輪轂電機轉(zhuǎn)子及定子呈盤形結(jié)構(gòu)和筒形結(jié)構(gòu)兩種，其中，在盤式電機第一轉(zhuǎn)子與第一定子相鄰一側(cè)的表面上輻向布置多個的永磁塊，在與第一轉(zhuǎn)子永磁塊相對的第一定子表面上輻向設(shè)置多個繞組線圈；在筒形電機的第一轉(zhuǎn)子與第一定子相鄰一側(cè)的表面上軸向布置多個的永磁塊，在與第一轉(zhuǎn)子永磁塊相對的第一定子表面上軸向設(shè)置多個繞組線圈。
[0025]所述的第一定子中心與軸之間設(shè)置磁懸浮軸承，磁懸浮軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)軸穿過外殼的通孔上。
[0026]所述永磁式輪轂電機，設(shè)有多個定子和多個轉(zhuǎn)子，除第一定子外，還包括至少一個定子、至少兩個轉(zhuǎn)子，從而在外殼內(nèi)設(shè)有多個定子和多個轉(zhuǎn)子，所述的多個定子和多個轉(zhuǎn)子交錯配置于外殼內(nèi)，轉(zhuǎn)軸穿過定子和轉(zhuǎn)子并與轉(zhuǎn)子固定連接，所述的多個定子與轉(zhuǎn)軸之間通過磁懸浮軸承連接。
[0027]當設(shè)置定子數(shù)N >2時，轉(zhuǎn)子數(shù)的最佳設(shè)計為N— I個，且每一個處在兩個轉(zhuǎn)子間的定子兩面上均安置繞組線圈；每一個處在兩片定子間的轉(zhuǎn)子兩面上均安置永磁塊。
[0028]每個定子采用單面獨立繞組，并且為多根繞組方式。定子可采用單片、多片、單線、多線的供電和分級電壓的供電方式。
[0029]電機的外殼附有反磁材料，其外側(cè)有防電磁輻射層。
[0030]所述的定子通過電源線與外部的電源連接，伸出電機外面的電源線的外皮都覆蓋有電磁屏蔽層。
[0031](三)中央控制系統(tǒng)
[0032]本發(fā)明的改進和第三部分是電動汽車的中央控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)汽車的發(fā)電機管理和監(jiān)控、充電管理、充電整流、調(diào)整充電電壓、輪轂電機用電輸出、輪轂電機發(fā)電回收、車輛前后輪的電力分配、提供剎車片以外的輔助制動、供電與輸電的切換、蓄電池管理。
[0033]中央控制系統(tǒng)包括:中央處理器、整流組件、蓄電池組、油門、制動踏板；其中整流組件包括逆變器、變壓器、整流器、充電電路、放電電路；
[0034]中央控制系統(tǒng)通過以下的步驟或流程，實現(xiàn)對自動平衡動能發(fā)電機和驅(qū)動系統(tǒng)的控制:
[0035]I)車輛啟動時，中央控制系統(tǒng)將蓄電池組中的電能供給驅(qū)動系統(tǒng)，使其做功牽引車輛行駛；
[0036]2)啟動后的車輛會因車輛自身和路面的原因產(chǎn)生不同程度的振動和搖擺，這些足以使自動平衡動能發(fā)電機工作并產(chǎn)生電流，經(jīng)由控制系統(tǒng)整流逆變后充入蓄電池組；
[0037]3)車輛行駛過程中，如果經(jīng)輪轂電機回收的電能可以滿足蓄電池及車輛其他用電，則中央控制系統(tǒng)會中斷自動平衡動能發(fā)電機對蓄電池充電，此時啟動發(fā)條助力電機將發(fā)條蓄能并中止其能量的釋放以備車輛需要時發(fā)電之用；
[0038]4)當中央控制系統(tǒng)檢測到自動平衡動能發(fā)電機所發(fā)出的電量不足且汽車用電量大于蓄電池的充電電量時，中央控制系統(tǒng)將對駕駛員作出提示；
[0039]5)中央控制系統(tǒng)對于輪轂電機產(chǎn)生的電能進行整流逆變后充入蓄電池組。
[0040]中央控制系統(tǒng)根據(jù)蓄電池中的電量、車輛行駛狀態(tài)，判斷是否啟動發(fā)電機對蓄電池組進行充電，或啟動發(fā)條助力電機將能量存儲在發(fā)條中。
[0041]當此動能感應(yīng)發(fā)電機安裝于車上時，其雙向擺陀的擺動力不足時，車內(nèi)的中央控制系統(tǒng)對所存儲電量進行分析，當蓄電池中的電量達不到設(shè)定的值，則中央控制系統(tǒng)給發(fā)條助力電機指令，發(fā)條助力電機啟動；
[0042]當電量不足以使發(fā)條助力電機啟動，可將可折疊手動搖把打開，轉(zhuǎn)動手柄，此時可折疊手動搖把一端的齒輪與帶有齒的發(fā)條盒的外延的齒嚙合，并帶動帶有齒的發(fā)條盒外延發(fā)條發(fā)條卷緊的方向轉(zhuǎn)動從而達到產(chǎn)生初始電流的目的；
[0043]當發(fā)電機裝置處于啟動狀態(tài)時，既車輛在行駛過程中，中央控制系統(tǒng)檢測到發(fā)電機轉(zhuǎn)子為靜止時，而且發(fā)條助力電機已經(jīng)對發(fā)條進行了做功，此時啟動發(fā)電機轉(zhuǎn)子啟動電機，對發(fā)電機轉(zhuǎn)子進行初步瞬間的旋轉(zhuǎn)做功，啟動轉(zhuǎn)子。
[0044]中央控制系統(tǒng)根據(jù)油門和制動踏板所處狀態(tài)及車輛行駛狀態(tài)，判斷輪轂電機動力盈虧，并發(fā)出相應(yīng)的增加供電指令或回收電能指令。
[0045]中央控制系統(tǒng)對于輪轂電機的管理分為供電和電力回收兩部分:
[0046]I)當駕駛員踩下油門踏板或設(shè)置成定速行駛時為供電模式；
[0047]2)當駕駛員踩下制動踏或松沒門時為電力回收模式&
[0048]中央控制系統(tǒng)對車輛行駛的控制:
[0049]I)當車輛在平緩的路面剛起步時，中央控制系統(tǒng)將車輛設(shè)定為前輪驅(qū)動優(yōu)先模式，為了達到讓車輛平穩(wěn)行駛，中央處理器為輪轂電機提供較小的力矩，并以兩個前輪的單轉(zhuǎn)子優(yōu)先，隨著車速的提高和油門踏板的深度加大，中央控制系統(tǒng)處理器會逐步加大車輛的輪轂電機的力矩以達到油門所設(shè)定的速度值；
[0050]2)當車輛處于上坡狀態(tài)時，陀螺儀會給中央控制系統(tǒng)發(fā)出車輛上坡的信號，中央控制系統(tǒng)收到信號后將車輛設(shè)定為后輪驅(qū)動優(yōu)先模式，根據(jù)對輪轂電機轉(zhuǎn)速和油門設(shè)定的相應(yīng)速度值做對比，在檢測到電機轉(zhuǎn)速小于油門設(shè)定的速度值時，中央控制系統(tǒng)會加大輪轂電機的輸出力矩，并在后輪驅(qū)動無法實現(xiàn)此目的時增加到四輪驅(qū)動，并加大四輪的輸出力矩；
[0051]3)在下坡制動時，中央控制系統(tǒng)收集到傳統(tǒng)剎車系統(tǒng)制動效果不佳的信號，會給四輪發(fā)出協(xié)助減速的指令，模仿ABS的制動效果并提供間歇性的反向力矩，此方式可避免輪胎抱死和打滑，以前輪優(yōu)先。
[0052]中央控制系統(tǒng)對輪轂電機的電力回收的控制:
[0053]I)在車輛行駛時，駕駛員連續(xù)踩油門和制動踏板被踩下，兩個動作中的任何一個都可切換到電力回收模式，輪轂電機所發(fā)出的電力經(jīng)整流組件處理后充入蓄電池中；
[0054]2)當車輛行駛過程中，不管是前輪驅(qū)動還是后輪驅(qū)動模式，其中無力矩輸出的輪轂電機都作為發(fā)電機始終為蓄電池充電；
[0055]3)車輛勻速或加速行駛時，當中央控制系統(tǒng)檢測到蓄電池組中的電量已滿，此時如果車輛正處在前輪驅(qū)動或后輪驅(qū)動的情況下，給出供電切換指令，將無力矩輸出的輪轂電機所發(fā)出的電能輸出到工作中的輪轂電機，蓄電池則作為補償供電。
[0056]本發(fā)明的有益效果是:
[0057]電機轉(zhuǎn)軸與外殼、定子之間通過磁懸浮軸承的方式連接,避免了轉(zhuǎn)軸與外殼、定子間的摩擦，提高了轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，減少了整個電機的發(fā)熱源，提高了電機的效率和輸出功率。在本電機中的轉(zhuǎn)子和定子均采用盤式或筒形結(jié)構(gòu)，從而使得整個電機的做功面積比增大。電機外殼采用反磁材料，可減少因行駛過程中電機對路面磁性金屬的吸引。電機外殼采用電磁屏蔽設(shè)計，伸出電機外面的導(dǎo)線外皮都覆蓋有電磁屏蔽層，提高電機對外的電磁屏蔽功能，降低外界電磁對電機內(nèi)部件的影響，提高了電機的安全性和使用壽命。
[0058]本發(fā)明首次將發(fā)條式發(fā)電機應(yīng)用在機動車上，通過雙向擺陀利用車輛行駛過程中搖動或振動的能量，減少了發(fā)條式發(fā)電機對人力上弦的依賴，通過對輪轂電機的電力回收，多種發(fā)電措施能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)發(fā)電的目的，且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，能夠充分利用現(xiàn)有能源，具有環(huán)保、便捷的優(yōu)點，可產(chǎn)生巨大經(jīng)濟價值，在節(jié)能減排方面有著廣泛的推廣價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0059]圖1動能感應(yīng)發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖
[0060]圖2雙向擺陀結(jié)構(gòu)示意圖
[0061]圖3發(fā)條盒結(jié)構(gòu)示意圖
[0062]圖4裝有發(fā)電機陀螺儀支架示意圖
[0063]圖5采用盤式結(jié)構(gòu)電機的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剖示示意圖
[0064]圖6采用筒形結(jié)構(gòu)電機的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剖示示意圖
[0065]圖7筒形電機結(jié)構(gòu)示意圖
[0066]圖8中央控制系統(tǒng)對動能感應(yīng)發(fā)電機的控制流程不意圖
[0067]圖中標記分別表示:I一雙向擺陀，2 —固定于雙向擺陀底部的單向軸承，3—環(huán)形齒，4一齒輪固定架，5一從動齒輪，6—傳動齒輪，7—與從動齒輪相連的單向軸承，8—發(fā)條助力電機，9一電機齒輪，10一卷緊發(fā)行的軸，11一棘輪和棘爪，12一帶有齒的發(fā)條盒，13—搖把上的齒輪，14一搖把,15一與發(fā)條盒相連的變速齒輪，16一第二變速齒輪組，17一齒圈，18—外殼，19—帶有齒的發(fā)電機轉(zhuǎn)子，20—發(fā)電機轉(zhuǎn)子啟動電機齒輪，21—發(fā)電機轉(zhuǎn)子啟動電機，22一發(fā)條,23一第二組齒輪與第一組齒輪的銜接齒，24—卡鎖,25一第二層支架，26一發(fā)電機主體,27一第二層支架，28一連接第一、二層支架的軸，29—第一層支架，30—固定第三層支架和發(fā)電機的軸和卡鎖，31—轉(zhuǎn)軸，32—剎車，33—懸架，34—車輪，35—輪福，36一磁懸浮軸承，37一電機外殼,38一盤式定子繞組，39一盤式轉(zhuǎn)子,40—輪胎，41一定子與輪軸固定的部分，42—電機外殼,43—筒形定子繞組,44筒形轉(zhuǎn)子。
【具體實施方式】
[0068]下面，結(jié)合附圖和具體實施例，分自動平衡動能發(fā)電機部分、驅(qū)動系統(tǒng)部分和中央控制系統(tǒng)部分三個方面，對發(fā)明的實施方式作進一步的說明。
[0069](一)自動平衡動能發(fā)電機部分
[0070]如圖1、2、3、4，本發(fā)明由雙向擺陀、搐縱齒輪和棘爪、可折疊手動搖把、發(fā)條、發(fā)條助力電機、變速齒輪組、齒圈、磁懸浮發(fā)電機、發(fā)條盒、齒輪構(gòu)成。結(jié)構(gòu)之間的連接如下:帶有搐縱齒輪和棘爪的雙向擺陀的軸與發(fā)條的中心端固定，發(fā)條的最外端與帶有齒的發(fā)條盒內(nèi)壁相連，可折疊手動搖把的一端固定有齒輪，當折疊手動搖把的搖把打開時齒輪與帶有齒的發(fā)條盒的外延的齒嚙合，折疊手動搖把的搖把關(guān)閉時齒輪與帶有齒的發(fā)條盒分開，發(fā)條助力電機的前端固定有齒輪，當發(fā)條助力電機啟動時將有齒的發(fā)條盒的底部以等邊形式固定有齒輪且齒緣露于帶有齒的發(fā)條盒之外，并將固定有齒輪安置在齒圈內(nèi)，第I組變速齒輪組的正面中心固定有一個齒輪和一個帶有齒的發(fā)條盒，齒輪與帶有齒的發(fā)條盒的底部的齒輪同時嚙合，且變速齒輪組的正面的齒輪直徑不大于帶有齒的發(fā)條盒的底部的齒輪的直徑，變速齒輪組的背面為等邊安放有齒輪，且變速齒輪組同軸同向安放并使其齒輪相互嚙合，磁懸浮發(fā)電機轉(zhuǎn)子的頂部中心固定有一個齒輪，且齒輪與最后一組變速齒輪組相哨合。
[0071]第一種實施方式:此裝置安裝于車輛上時，行駛過程中車輛產(chǎn)生的晃動會使雙向擺陀產(chǎn)生搖擺，此時雙向擺陀產(chǎn)生的動能將其底部中央的搐縱齒輪和棘爪通過發(fā)條軸不斷卷緊發(fā)條，發(fā)條中央固定于帶有齒的發(fā)條盒，發(fā)條的最外端與帶有齒的發(fā)條盒內(nèi)壁相連，發(fā)條將釋放的能量傳遞給帶有齒的發(fā)條盒，帶有齒的發(fā)條盒通過自身的旋轉(zhuǎn)并帶動與其相連的變速齒輪組在齒圈內(nèi)做圓周運動，而最后一組變速齒輪組做加速運動，最后把動力傳遞到磁懸浮發(fā)電機，使磁懸浮發(fā)電機產(chǎn)生大于帶有齒的發(fā)條盒的轉(zhuǎn)速，磁懸浮發(fā)電機產(chǎn)生的電流經(jīng)中央控制系統(tǒng)的整流組件處理后充入蓄電池中，并對車輛需要使用的電流進行分配，當雙向擺陀擺動發(fā)電不足時給發(fā)條助力電機供電。
[0072]第二種實施方式:所述雙向擺陀的擺動力不足時，中央控制系統(tǒng)對蓄電池組所存儲電量進行分析，當電量達不到設(shè)定的值，則中央控制系統(tǒng)給發(fā)條助力電機指令，發(fā)條助力電機啟動。發(fā)條助力電機固定于外殼內(nèi)，當發(fā)條助力電機啟動時帶動有齒的發(fā)條盒旋轉(zhuǎn)以卷緊發(fā)條，接下來的運轉(zhuǎn)方式與第一種實施方式相同。本方式的實施是在車輛行進速度長時間處于低速或車輛行駛處于十分平穩(wěn)的狀態(tài)時，安裝于車上的所述裝置的雙向擺陀的擺動力不足，發(fā)條助力電機才啟動。
[0073]第三種實施方式:在車輛中的蓄電池電量不足以使發(fā)條助力電機啟動，可將可折疊手動搖把打開轉(zhuǎn)動手柄，此時可折疊手動搖把一端的齒輪與帶有齒的發(fā)條盒的外延的齒嚙合，并帶動帶有齒的發(fā)條盒外延的發(fā)條卷緊的方向轉(zhuǎn)動從而達到產(chǎn)生此裝置初始電流的目的。所述的可折疊手動搖把一端固定有齒輪，當可折疊手動搖把打開時其齒輪與帶有齒的發(fā)條盒外延的齒嚙合，可折疊手動搖把關(guān)閉時齒輪與帶有齒的發(fā)條盒齒分開，其作用在于，當該蓄能發(fā)電儲電裝置安裝機動車上時，車輛處于靜止狀態(tài)或長時間閑置，且此裝置中的電量不足啟動發(fā)條助力電機時，采用此實施方式啟動發(fā)電。
[0074]該動能感應(yīng)發(fā)電機通過陀螺儀支架安裝于車輛上；該發(fā)電機可安裝于車輛的座位下、前機蓋內(nèi)、后備箱中。
[0075](二)驅(qū)動系統(tǒng)部分
[0076]驅(qū)動系統(tǒng)的第一種實施方式:
[0077]如圖5所示，采用盤式電機驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該示意圖為電機的縱向剖視圖。該永磁式電機包括外殼，設(shè)于外殼內(nèi)的至少一個的第一轉(zhuǎn)子和至少一個的第一定子，和穿過外殼、所述的第一轉(zhuǎn)子、第一定子的轉(zhuǎn)軸，所述的第一轉(zhuǎn)子、第一定子呈盤形結(jié)構(gòu)。
[0078]所述的第一定子包括定子圓盤和設(shè)于圓盤上繞組線圈構(gòu)成，其中所述繞組線圈是由導(dǎo)線按一定方向嵌入導(dǎo)磁金屬組成的，定子圓盤與外殼相固定。第一定子的中心開設(shè)有通孔，以供轉(zhuǎn)軸通過，為了減少第一定子與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦，達到更好的支撐和穩(wěn)定效果，在第一定子的中心孔處設(shè)置軸承，該軸承為永磁體磁懸浮。
[0079]若想使本發(fā)明電機更好地工作，達到更大功率，還包括第二轉(zhuǎn)子、第二定子、第三轉(zhuǎn)子。該些轉(zhuǎn)子、定子之間交錯配置，且在定子中心均設(shè)有供轉(zhuǎn)軸通過的通孔。在所述的第二定子的中心通孔處也設(shè)置磁懸浮軸承；其兩面上均輻向安置繞組線圈，其繞組線圈的布局方式與第一定子上線圈布局方式相同。在第二轉(zhuǎn)子的固定轉(zhuǎn)子固定盤的兩面上均輻向設(shè)置永磁塊，其布局方式與第一轉(zhuǎn)子的永磁塊的布局方式相同。設(shè)置時，在轉(zhuǎn)子的上下兩面各設(shè)置一個定子，會大大提高本發(fā)明的性能。由于第三轉(zhuǎn)子只有一面面對定子，故只在面對定子一面上設(shè)置永磁塊，其布局方式與第一轉(zhuǎn)子上的永磁塊布局方式相同。當然，也可以根據(jù)需要設(shè)置更多的轉(zhuǎn)子、定子。當設(shè)置多個轉(zhuǎn)子和多個定子時，每一處在兩片轉(zhuǎn)子間的定子，該定子兩面上均安置繞組線圈；每一處在兩片定子間的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子兩面上均安置永磁塊。所述定子固定于外殼的內(nèi)壁上；所述的轉(zhuǎn)子固定于轉(zhuǎn)軸上。
[0080]本電機設(shè)置成至少兩片或N片定子時，轉(zhuǎn)子數(shù)的最佳設(shè)計則為I或N — 1，且每兩片轉(zhuǎn)子中間位置的定子線圈采用雙面繞組方式同時作用于兩側(cè)的永磁塊轉(zhuǎn)子。
[0081]本發(fā)明采用的稀土永磁材料，具有高磁密和高矯頑力的特點，前者使電機在控制時有良好的響應(yīng)特性，后者使電機有較大的安匝數(shù)，能承受大電流沖擊。
[0082]定子可采用單片、多片、單線、多線的供電和分級電壓的供電方式。
[0083]驅(qū)動系統(tǒng)的第二種實施方式: [0084]如圖6所示，為采用筒形電機驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，提供了一種新型永磁式電機，其特點是內(nèi)轉(zhuǎn)子式電機，電機外殼、設(shè)于外殼內(nèi)的第一轉(zhuǎn)子、設(shè)于外殼內(nèi)的第一定子，穿過外殼和第一轉(zhuǎn)子、第一定子的電機轉(zhuǎn)軸，所述的第一轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸固定，所述的第一定子固定于外殼的內(nèi)側(cè)；在該第一轉(zhuǎn)子面對第一定子的一表面上軸向布置多個的永磁塊，在第一定子面對第一轉(zhuǎn)子的永磁塊的一表面上軸向設(shè)置多個繞組線圈；轉(zhuǎn)子和定子呈筒形結(jié)構(gòu)。
[0085]所述的第一定子中心與軸之間設(shè)置磁懸浮軸承。
[0086]還包括至少一個定子、至少兩個轉(zhuǎn)子，從而在外殼內(nèi)設(shè)有多個定子和多個轉(zhuǎn)子，所述的多個定子和多個轉(zhuǎn)子交錯配置于外殼內(nèi)，轉(zhuǎn)軸穿過該多個定子和多個轉(zhuǎn)子并與轉(zhuǎn)子固定連接，所述的多個定子與轉(zhuǎn)軸之間通過磁懸浮軸承連接。
[0087]當設(shè)置有N ^ 2個定子時，轉(zhuǎn)子數(shù)的最佳設(shè)計為N — I個，且每一處在兩轉(zhuǎn)子間的定子，該定子兩面上均軸向安置繞組線圈；每一處在兩定子間的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子兩面上均軸向安置永磁塊。
[0088]在轉(zhuǎn)軸穿過外殼的通孔上設(shè)置磁懸浮軸承。
[0089]每個定子采用單片、多片、單線、多線的供電和分級電壓的供電方式。每個定子采用獨立繞組，并且為多根線繞組
[0090]電機的外殼附有反磁材料，其外側(cè)有防電磁輻射層。
[0091]所述的定子通過電源線與外部的電源連接，伸出電機外面的電源線的外皮都覆蓋有電磁屏蔽層。
[0092]最佳實施例:
[0093]如圖7所示，為電機結(jié)構(gòu)示意圖，該示意圖為電機的縱向剖視圖。該永磁式電機包括外殼，設(shè)于外殼內(nèi)至少一個的第一轉(zhuǎn)子和至少一個的第一定子，和穿過外殼、所述的第一轉(zhuǎn)子、第一定子的轉(zhuǎn)軸，所述的第一轉(zhuǎn)子、第一定子呈盤形結(jié)構(gòu)。
[0094]所述的第一定子包括定子圓筒和設(shè)于圓筒上繞組線圈構(gòu)成，其中所述繞組線圈是由導(dǎo)線按一定方向嵌入導(dǎo)磁金屬組成的，定子圓筒與外殼相固定。第一定子的中心開設(shè)有通孔，以供轉(zhuǎn)軸通過，為了減少第一定子與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦，達到更好的支撐和穩(wěn)定效果，在第一定子的中心孔處設(shè)置軸承，該軸承為永磁體磁懸浮。
[0095]若想使本發(fā)明電機更好地工作，達到更大功率，還包括第二轉(zhuǎn)子、第二定子、第三轉(zhuǎn)子。該些轉(zhuǎn)子、定子之間交錯配置，且在定子中心均設(shè)有供轉(zhuǎn)軸通過的通孔。在所述的第二定子的中心通孔處也設(shè)置磁懸浮軸承；其兩面上軸向均安置繞組線圈。在位于固定盤的圓筒形第二轉(zhuǎn)子的兩面上軸向均設(shè)置永磁塊。設(shè)置時，在轉(zhuǎn)子的上下兩面各設(shè)置一個定子，會大大提高本發(fā)明的性能。也可以根據(jù)需要設(shè)置更多的轉(zhuǎn)子、定子。當設(shè)置多個轉(zhuǎn)子和多個定子時，每一處在兩轉(zhuǎn)子間的定子，該定子兩面上均安置繞組線圈；每一處在兩定子間的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子兩面上均安置永磁塊。所述定子固定于外殼的內(nèi)壁上；所述的轉(zhuǎn)子固定于轉(zhuǎn)軸上。
[0096]本電機設(shè)置成至少兩個或N個定子時，轉(zhuǎn)子數(shù)的最佳設(shè)計則為I或N — 1，且每兩個轉(zhuǎn)子中間位置的定子線圈采用雙面繞組方式同時作用于兩側(cè)的永磁塊轉(zhuǎn)子。
[0097]本發(fā)明采用的稀土永磁材料具有高磁密和高矯頑力的特點，前者使電機在控制時有良好的響應(yīng)特性，后者使電機有較大的安匝數(shù)，能承受大電流沖擊。
[0098](三)中央控制系統(tǒng)部分
具體實施例:
[0099]中央處理器連接車輛上的所有電氣設(shè)置和零部件，所連接的設(shè)備其中包括:動能感應(yīng)發(fā)電機、整流組件、輪轂電機、油門、制動踏板、制動力分配電路、蓄電池組通過收集車輛各部分設(shè)備的信號，給出相應(yīng)的指令，對于車載動能感應(yīng)發(fā)電機中央處理器的管理流程是:當車輛剛剛開始行駛狀態(tài)時，動能感應(yīng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子應(yīng)該處于旋轉(zhuǎn)模式，一旦動能感應(yīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)的霍爾沒有檢測到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，此信號被中央處理器獲取，處理器即刻發(fā)出第一指令，此時動能感應(yīng)發(fā)電機上的發(fā)條助力電機啟動，做功結(jié)束后處理器二次采集動能感應(yīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子的霍爾信號，如果再次獲取動能感應(yīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子未旋轉(zhuǎn)的信號，處理器將發(fā)出第二指令，啟動動能感應(yīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子助力電機幫助轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，動能感應(yīng)發(fā)電機所發(fā)出的電能由中央處理器分析蓄電池是否需要充電，如果從蓄電池采集的信號是需要充電，則動能感應(yīng)發(fā)電機發(fā)出的電經(jīng)過逆變和整流組件再充入到蓄電池中；如果從蓄電池采集到不需要充電的信號則不啟動動能感應(yīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子助力電機。
[0100]對于輪轂電機的管理分為供電和電力回收兩部分。
[0101]對車輛行駛的控制:
[0102]1.當車輛在平緩的路面剛起步時，中央控制系統(tǒng)將車輛設(shè)定為前輪驅(qū)動優(yōu)先模式，為了達到讓車輛平穩(wěn)行駛，中央處理器為輪轂電機提供較小的力矩，并以兩個前輪的單轉(zhuǎn)子優(yōu)先，隨著車速的提高和油門踏板的深度加大，處理器會逐步加大車輛的輪轂電機的力矩以達到油門所設(shè)定的速度值。
[0103]2.當車輛處于上坡狀態(tài)時，陀螺儀會給中央控制系統(tǒng)發(fā)出車輛上坡的信號，中央控制系統(tǒng)收到信號后將車輛設(shè)定為后輪驅(qū)動優(yōu)先模式，根據(jù)對輪轂電機轉(zhuǎn)速和油門設(shè)定的相應(yīng)速度值做對比，在檢測到電機轉(zhuǎn)速小于油門設(shè)定的速度值時，中央控制系統(tǒng)會加大輪轂電機的輸出力矩，并在后輪驅(qū)動無法實現(xiàn)此目的時增加到四輪驅(qū)動，并加大四輪的輸出力矩，
[0104]3.在下坡制動時，中央控制系統(tǒng)收集到傳統(tǒng)剎車系統(tǒng)制動效果不佳的信號，會給四輪發(fā)出協(xié)助減速的指令，模仿ABS的制動效果并提供間歇性的反向力矩，此方式可避免輪胎抱死和打滑，以前輪優(yōu)先。
[0105]輪轂電機的電力回收:
[0106]1.在車輛行駛時，駕駛員連續(xù)油門和制動踏板被踩下，兩個動作中的任何一個都可切換到電力回收模式，輪轂電機所發(fā)出的電力經(jīng)整流組件處理后充入蓄電池中。
[0107]2.當車輛行駛過程中，不管以前輪驅(qū)動還是后輪驅(qū)動模式，其中無力矩輸出的輪轂電機都作為發(fā)電機始終為蓄電池充電。
[0108]3.車輛勻速或加速行駛時，當中央控制系統(tǒng)檢測到蓄電池組中的電量已滿，此時如果車輛正處在前輪驅(qū)動或后輪驅(qū)動的情況下，給出供電切換指令，直接將無力矩輸出的輪轂電機所發(fā)出的電能輸出到工作中的輪轂電機，蓄電池則作為補償供電。
[0109]以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，并非因此局限本發(fā)明的專利范圍，故凡是運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，包括自動平衡動能發(fā)電機、驅(qū)動系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)三部分，其中: (一)自動平衡動能發(fā)電機 動能發(fā)電機主要部件包括:發(fā)條及發(fā)條盒、變速齒輪組、齒圈、發(fā)電機，還包括雙向擺陀、搐縱齒輪和棘爪、單向軸承、傳動齒輪、從動齒輪； 帶有搐縱齒輪和棘爪的雙向擺陀的軸與發(fā)條的中心端固定連接，發(fā)條的最外端與帶有齒的發(fā)條盒內(nèi)壁相連，帶有齒的發(fā)條盒的底部以等邊形式固定有固定有三個或三個以上齒輪且齒緣露于帶有齒的發(fā)條盒之外，并將齒輪置與齒圈內(nèi)，設(shè)有一組或多組變速齒輪，第I組變速齒輪組的正面中心固定有一個齒輪與帶有齒的發(fā)條盒的底部的齒輪同時嚙合，且變速齒輪組正面的齒輪直徑不大于帶有齒的發(fā)條盒的底部的齒輪的直徑，變速齒輪組的背面為等邊形式安放的齒輪，且變速齒輪組同軸同向安放并使其齒輪相互嚙合；齒圈的作用，是將變速齒輪可依次同軸同向的旋轉(zhuǎn)于筒內(nèi)并使其筒內(nèi)的齒與變速齒輪上的齒相互嚙合，齒圈與發(fā)電機外殼相固定；發(fā)電機轉(zhuǎn)子上固定的齒輪與最后一組變速齒輪組相嚙合； 發(fā)電機固定于陀螺儀支架上，陀螺儀支架的連接處有卡鎖，整個動能發(fā)電機通過陀螺儀支架安裝于車輛上； ()驅(qū)動系統(tǒng) 永磁式輪轂電機，包括外殼、設(shè)于外殼內(nèi)的第一轉(zhuǎn)子、設(shè)于外殼內(nèi)的第一定子，穿過外殼和第一轉(zhuǎn)子、第一定子的電機轉(zhuǎn)軸，所述的第一轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸固定，所述的第一定子固定于外殼的內(nèi)側(cè)；第一轉(zhuǎn)子與第一定子相鄰一側(cè)的表面上布置多個的永磁塊，在與第一轉(zhuǎn)子永磁塊相對的第一定子表面上設(shè)置多個繞組線圈； 所述的第一定子中心與軸之間設(shè)置磁懸浮軸承，磁懸浮軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)軸穿過外殼的通孔上； (三)中央控制系統(tǒng) 中央控制系統(tǒng)包括:中央處理器、整流組件、蓄電池組、油門、制動踏板；其中整流組件包括逆變器、變壓器、整流器、充電電路、放電電路； 中央控制系統(tǒng)通過以下的步驟或流程，實現(xiàn)對自動平衡動能發(fā)電機和驅(qū)動系統(tǒng)的控制: 1)車輛啟動時，中央控制系統(tǒng)將蓄電池組中的電能供給驅(qū)動系統(tǒng)，使其做功牽引車輛行駛； 2)啟動后的車輛會因車輛自身和路面的原因產(chǎn)生不同程度的振動和搖擺，這些足以使自動平衡動能發(fā)電機工作并產(chǎn)生電流，經(jīng)由控制系統(tǒng)整流逆變后充入蓄電池組； 3)車輛行駛過程中，如果經(jīng)輪轂電機回收的電能可以滿足蓄電池及車輛其他用電，則中央控制系統(tǒng)會中斷自動平衡動能發(fā)電機對蓄電池充電，此時啟動發(fā)條助力電機將發(fā)條蓄能并中止其能量的釋放以備車輛需要時發(fā)電之用； 4)當中央控制系統(tǒng)檢測到自動平衡動能發(fā)電機所發(fā)出的電量不足且汽車用電量大于蓄電池的充電電量時，中央控制系統(tǒng)將對駕駛員作出提示； 5)中央控制系統(tǒng)對于輪轂電機產(chǎn)生的電能進行整流逆變后充入蓄電池組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述發(fā)條為磁性發(fā)條，所述發(fā)電機為磁懸浮發(fā)電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述動能發(fā)電機還可加裝手動搖把，此手動搖把為可折疊式；通過手動搖把的折疊、打開，使手動搖把的齒輪與發(fā)條盒的外延齒呈分離、嚙合兩種狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述動能發(fā)電機還加裝發(fā)條助力電機，發(fā)條助力電機上的齒輪與發(fā)條盒上的齒相嚙合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述動能發(fā)電機的發(fā)電機加裝發(fā)電機轉(zhuǎn)子啟動電機，轉(zhuǎn)子啟動電機通過齒輪與發(fā)電機轉(zhuǎn)子外殼的齒相哨合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述永磁式輪轂電機的轉(zhuǎn)子及定子呈盤形結(jié)構(gòu)，在第一轉(zhuǎn)子與第一定子相鄰一側(cè)的表面上輻向布置多個的永磁塊，在與第一轉(zhuǎn)子永磁塊相對的第一定子表面上輻向設(shè)置多個繞組線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述永磁式輪轂電機的轉(zhuǎn)子及定子呈筒形結(jié)構(gòu)，在第一轉(zhuǎn)子與第一定子相鄰一側(cè)的表面上軸向布置多個的永磁塊，在與第一轉(zhuǎn)子永磁塊相對的第一定子表面上軸向設(shè)置多個繞組線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述永磁式輪轂電機，設(shè)有多個定子和多個轉(zhuǎn)子，所述的多個定子和多個轉(zhuǎn)子交錯配置于外殼內(nèi)，轉(zhuǎn)軸穿過定子和轉(zhuǎn)子并與轉(zhuǎn)子固定連接，所述的多個定子與轉(zhuǎn)軸之間通過磁懸浮軸承連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述永磁式輪轂電機，當設(shè)置定子數(shù)N > 2時，轉(zhuǎn)子數(shù)為N -1個，且每一個處在兩個轉(zhuǎn)子間的定子兩面上均安置繞組線圈 ；每一個處在兩片定子間的轉(zhuǎn)子兩面上均安置永磁塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述永磁式輪轂電機，每個定子采用單面獨立繞組，并且為多根繞組方式。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述永磁式輪轂電機，定子采用單片、多片、單線、多線的供電和分級電壓的供電方式。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述永磁式輪轂電機的外殼附有反磁材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動平衡動能發(fā)電機的電動汽車，其特征在于，所述永磁式輪轂電機的定子通過電源線與外部的電源連接，伸出電機外面的電源線的外皮都覆蓋有電磁屏蔽層。
【文檔編號】F03G7/08GK103879296SQ201210559800
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】王江 申請人:王久龍