專利名稱：電能汽車的制作方法
在當(dāng)今世界上，公路上行駛的車輛都是以汽油或柴油為燃料，通過發(fā)動(dòng)機(jī)作功產(chǎn)生動(dòng)力使之運(yùn)行的。眾所周知，汽、柴油在燃燒過程中所產(chǎn)生的廢氣，對(duì)人體以及生命都有一定的危害，造成環(huán)境極大的污染，并且它的燃油利用率極低，只有30％左右，而且地球上的石油資源又是有限的，不可能無限期的開采和利用。從環(huán)保角度上，現(xiàn)在有許多汽車改燒天然氣、液化氣等，但它還是存在著資源將面臨枯節(jié)的問題?，F(xiàn)階段許多國(guó)家還有許多機(jī)構(gòu)都在研究太陽能汽車、電動(dòng)汽車(我國(guó)政府在十五計(jì)劃中明確規(guī)定要研究開發(fā)電動(dòng)汽車)。然而太陽能汽車由于太陽能電池板的造價(jià)極高，使得太陽能汽車非常昴貴，電動(dòng)汽車成為主要研發(fā)的重點(diǎn)，但是電動(dòng)汽車的主要問題在蓄電池的蓄電能力上，只耗電，不能自身發(fā)電。無論用什么方法，研發(fā)出多大儲(chǔ)電能力的蓄電池，它的蓄電能力都是有限的，電能總有用盡的時(shí)候，不盡如人意，因此，本發(fā)明解決了這方面的不足，彌補(bǔ)了電動(dòng)汽車自身不能充電這方面的缺陷。
人們都知道，靜止的汽車不產(chǎn)生能量，運(yùn)動(dòng)著的汽車是有能量的，汽車在行駛過程中，能產(chǎn)生許多能量，而這些能量都沒有被利用上，有的能量還采用很多方法，使它消減掉，甚至制造很多很復(fù)雜的裝置來處理它，如減振器、ABS防抱死系統(tǒng)、防升力的擾流板尾翼等，不僅花費(fèi)許多人力、物力、財(cái)力，而且對(duì)資源能量也是一種浪費(fèi)和損失，根據(jù)能量守恒定律，它完全可以轉(zhuǎn)化成電能，給汽車提供一定的能量，這些可轉(zhuǎn)換的能量有重力勢(shì)能、慣性能及行駛時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)能等。
一、重力勢(shì)能的利用由于地球的引力，汽車在不平的道路上行駛，使汽車產(chǎn)生不停地上下跳動(dòng)，為了提高汽車的平順性和舒適性，人們就在車箱與車輪之間裝上彈性元件，那么車輪與車箱之間就產(chǎn)生相對(duì)位移，路面平整，相對(duì)位移就小，汽車的阻力就相應(yīng)較小，能量損失也少，如果路面情況較差，它們的相對(duì)位移就大，它產(chǎn)生的能量也就越大，根據(jù)能量守恒定律，它所產(chǎn)生的能量就是它自身重量在重力方向的位移，如果位移距離是3～5CM，那就能產(chǎn)生自身重量的(3～5％％)?！っ椎哪芰?，據(jù)有關(guān)資料說明能使汽車行駛需要的動(dòng)力，也就是它自身重量的(2.5～4％)?！っ祝虼怂恳淮握駝?dòng)所產(chǎn)生的能量都可以使汽車行駛一定的距離。這種能量怎樣利用呢？我們知道，汽車是通過懸架與車輪之間的彈性元件彈簧來緩和沖擊力的，彈簧在壓縮或伸張過程中，又存在著反作用力，產(chǎn)生震動(dòng)，為使汽車的乘坐舒適性和平順性，必須通過減震器，使振動(dòng)迅速衰減，而減震器的功能是吸收懸架垂直振動(dòng)的能量，并轉(zhuǎn)化為熱能，消耗在空氣中，產(chǎn)生一定的阻尼，減少振動(dòng)，實(shí)際上這是能量損失，如果我們把減震器制作成壓縮油缸式(如

圖1)使汽車的振動(dòng)過程，變成壓縮油缸的過程，同時(shí)產(chǎn)生一定量的壓力油，而液壓油又給油缸一個(gè)反作用力，抑制油缸的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生阻尼，使振動(dòng)消減，起到減震器的作用，而且還能為汽車提供一定能量的壓力油，壓力油通過液壓發(fā)電裝置向電能汽車提供電能。
工作原理當(dāng)車輪上跳時(shí)(如圖1a)減震器油缸上油腔5壓縮，液壓油順油管流向上油室8，由于壓力作用，單向閥1關(guān)閉，閥2打開，閥3關(guān)閉，液壓油通過閥2順出油管9向液壓蓄能器30注入壓力油，此時(shí)下油腔6壓力減小，下油室7中閥4打開，來自油箱的液壓油順油管進(jìn)入下油室7，進(jìn)入減震器的下油腔6。
當(dāng)車輪下落時(shí)(如圖1b)，減震器油缸下油腔6壓縮，液壓油順油管流向下油室7，由于壓力作用，單向閥4關(guān)閉，閥3打開，閥2關(guān)閉，壓力油通過閥3順出油管9向液壓蓄能器30注入壓力油，此時(shí)，上油腔5壓力減小，閥2關(guān)閉，閥1打開，來自油箱的液壓油順時(shí)油管進(jìn)入上油室8，進(jìn)入減震器的上油腔5，這樣隨著汽車的每一次振動(dòng)，減震器都源源不斷地向蓄能器30注入壓力油，為發(fā)電裝置提供動(dòng)能，同時(shí)減震器內(nèi)部始終都充滿液壓油，不會(huì)因缺油造成減震器的損壞，提高減震器的使用壽命。
二、慣性能量的利用汽車在行駛過程中，由于道路情況千變?nèi)f化，經(jīng)常要采取制動(dòng)措施來控制汽車的速度、停車以及緊急制動(dòng)等，現(xiàn)在的汽車主要是用蹄式制動(dòng)或鉗式制動(dòng)等，通過漲緊摩探片或鉗緊摩擦盤，來控制車輪的滾動(dòng)，起到制動(dòng)的目的，把汽車的動(dòng)能通過摩擦片或摩擦盤產(chǎn)生熱量釋放到大氣中，這不僅增加對(duì)制動(dòng)器的摩損，減小使用壽命，而且也是一種能量的損失，更有甚者還造成生命安全問題如溫度過高造成制動(dòng)失效，還有緊急制動(dòng)，摩擦片或摩擦盤抱死，雨雪天氣，路面濕滑都使車輪與路面之間的摩擦變成了滑動(dòng)摩擦，減小了摩擦系數(shù)，增大了制動(dòng)距離，或出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，這都給行車安全帶來了隱患，為解決這個(gè)問題，很多高級(jí)轎車上都裝上了ABS系統(tǒng)，即防抱死系統(tǒng)，這無形中又增大汽車的造價(jià)，提高了制造成本，而普通車上就都沒有安裝這套系統(tǒng)。
如果在汽車的四個(gè)車輪的制動(dòng)器上，安裝液壓油泵，當(dāng)采取制動(dòng)時(shí)，使剎車總泵出來的剎車油，使車輪的制動(dòng)盤與液壓油泵連接，油泵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓力油，向液壓蓄能器里注入壓力油，同時(shí)壓力油抑制油泵的運(yùn)動(dòng)，也抑制著車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著油的壓力不斷增大，控制車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的力就越大，汽車速度隨之減慢，最后在與制動(dòng)器合力作用下，使汽車停止。從而起到制動(dòng)的目的，由于它的制動(dòng)過程是制動(dòng)力量逐漸加大的過程，車輪從制動(dòng)初到停止，是逐漸實(shí)現(xiàn)的，不會(huì)使車輪迅速抱死，所以，這種裝置的連接不僅能起到蓄能作用，而且還具有防抱死功能，一舉兩得。
工作原理(如圖2)當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，剎車油進(jìn)入油缸26，推動(dòng)活塞27運(yùn)動(dòng)，油活塞27又推動(dòng)摩擦盤22和制動(dòng)盤21接觸，制動(dòng)盤21帶動(dòng)摩擦盤22旋轉(zhuǎn)，摩擦盤22又帶動(dòng)與之連接的齒輪23旋轉(zhuǎn)，齒輪23帶動(dòng)油泵25運(yùn)轉(zhuǎn)，向液壓蓄能器30輸送壓力油，隨著剎車壓力的不斷加大，活塞27繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)制動(dòng)器向右移動(dòng)，使得摩擦片24也與制動(dòng)盤21連接，最后在與油泵25的反作用力的合力下，使與制動(dòng)盤21連接的車輪停止下來。
三、液壓發(fā)電裝置液壓發(fā)電裝置，就是把振動(dòng)產(chǎn)生的壓力油和制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力油，通過液壓馬達(dá)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭力，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的，它主要有(如圖3)液壓馬達(dá)41、蓄能彈簧48、行量變速器50、超越軸承43、慣性輪42和發(fā)電機(jī)49組成的。液壓馬達(dá)可采用昆山液壓馬達(dá)制造廠生產(chǎn)的FM0.35型液壓馬達(dá)，它具有低轉(zhuǎn)速大扭矩的特點(diǎn)，而且流量低，通過蓄能蝸卷彈簧，帶動(dòng)行星變速器增速，帶動(dòng)慣性輪旋轉(zhuǎn)再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。我們知道，在我們小時(shí)玩的小汽車在地上劃拉一下小汽車就跑了出來。利用慣性原理，能使小汽車跑很長(zhǎng)的距離?，F(xiàn)在歐美日等一些國(guó)家正在研究一種慣性蓄電池(清華大學(xué)出版社出版的《汽車設(shè)計(jì)》中提到)，這都是在充分利用慣性能量，它的工作原理是，當(dāng)來自液壓蓄能器30里的壓力油，通過液壓馬達(dá)41轉(zhuǎn)動(dòng)，向蓄能蝸卷彈簧48旋轉(zhuǎn)上勁，蝸卷彈簧48，通過行星變速器50增速，經(jīng)超越軸承43帶動(dòng)慣性輪42旋轉(zhuǎn)，慣性輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)49發(fā)電，當(dāng)慣性輪達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，這時(shí)發(fā)電機(jī)的發(fā)電量也達(dá)到一定值，通過電磁閥切斷油路，液壓馬達(dá)41停止，在超越軸承的作用下與慣性輪脫離，慣性輪42帶動(dòng)發(fā)電機(jī)49繼續(xù)發(fā)電，當(dāng)發(fā)電機(jī)速度降低發(fā)電量不足時(shí)，通過控制電路，電磁閥打開油路，接通液壓馬達(dá)繼續(xù)工作，發(fā)電機(jī)繼續(xù)發(fā)電，這樣只要汽車有振動(dòng)，下坡制動(dòng)或經(jīng)常剎車，就能產(chǎn)生壓力油，就會(huì)不斷的發(fā)電。
超越輪的原理(如圖4)當(dāng)軸承內(nèi)圈44向左逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承架45和滾柱46靜止，由于軸承內(nèi)圈是齒狀，且有角度的，內(nèi)圈44、滾柱46、外圈47緊密接觸，內(nèi)圈和外圈一起向左逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，因外圈和慣性輪連接，所以能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，當(dāng)內(nèi)圈44停止轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈47由于慣性，繼續(xù)逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，滾柱46隨外圈47左移和內(nèi)圈44脫離，外圈和慣性輪繼續(xù)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，發(fā)電。只要內(nèi)圈44的角速度大于外圈47的角速度，超越軸承就形成一個(gè)整體一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)外圈47的角速度超越內(nèi)圈44的角速度，內(nèi)外圈44、47就分離，互不影響。
四、空氣阻力的利用汽車在行駛中，來自空氣阻力的大小。主要取決于汽車正面投影面積的大小和行駛速度的大小。汽車速度越快，空氣阻就越大，風(fēng)能也就越大。根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，由于汽車的形狀原因，空氣阻力對(duì)汽車能產(chǎn)生向上的升力，為保證汽車的穩(wěn)定性，抓地性，很多汽車都在汽車的前部下方和后上方按裝擾流板，也就是人們所說的尾翼，因?yàn)閿_流板的安裝是在汽車正面投影的范圍內(nèi)，所以，對(duì)汽車行駛阻力沒有多大影響。擾流板是改變氣流方向的，減小氣流對(duì)汽車的升力，同時(shí)，氣流對(duì)擾流板也產(chǎn)生一定的力，如果我們把擾流板做成螺旋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在汽車的前下部和后上部都裝上，這樣不僅能起到擾流作用，而且還能發(fā)電，為電動(dòng)汽車補(bǔ)償電能。另外，汽車前面壓強(qiáng)大，是汽車的主要阻力，而尾部壓強(qiáng)小，出現(xiàn)真空狀態(tài)，使汽車有一個(gè)向后的拉力，也給汽車形成一個(gè)阻力?，F(xiàn)在所有內(nèi)燃機(jī)汽車，為了給發(fā)動(dòng)機(jī)散熱，都在汽車的前部開一個(gè)通風(fēng)口，用于給發(fā)動(dòng)機(jī)降溫。而電動(dòng)汽車就不需要這樣散熱，如果利用這個(gè)通風(fēng)口，使得通風(fēng)口和尾部相通，增加尾部的壓強(qiáng)。再在通道內(nèi)裝上風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這樣不僅可以利用空氣阻力發(fā)電，而且還能減小汽車的空氣阻力。
權(quán)利要求
1.一種電能汽車的整體構(gòu)思，其特征在于利用重力勢(shì)能所產(chǎn)生的震動(dòng)能量，制動(dòng)過程中的慣性能量，行駛過程中克服空氣阻力的風(fēng)能。通過發(fā)電裝置轉(zhuǎn)化成電能，為電動(dòng)汽車提供電能的構(gòu)思和設(shè)計(jì)方案。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電能汽車，其特征在于震動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)電裝置，制動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)電裝置，通過液壓方式連接在一起發(fā)電的設(shè)計(jì)方案。
3.根據(jù)權(quán)力要求2所述震動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于把減震器換成壓縮油缸式減震器，通過液壓方法向液壓蓄能器蓄能的方法。
4.根據(jù)權(quán)力要求2所述制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于在制動(dòng)器上安裝液壓油泵，向液壓蓄能器蓄能的設(shè)計(jì)方案。
5.根據(jù)權(quán)力要求4所述在制動(dòng)器上安裝液壓油泵，其特征在于通過摩擦盤與制動(dòng)盤的連接帶動(dòng)液壓油泵的連接方法。
6.液壓發(fā)電裝置，其特征在于用液壓馬達(dá)、蓄能彈簧、行星變速器、超越軸承、慣性輪、發(fā)電機(jī)組成一體來發(fā)電的設(shè)計(jì)方案。
7.利用空氣阻力發(fā)電，其特征在于汽車前端散熱口，前端保險(xiǎn)扛下方位置，后上方尾翼部位，安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電的設(shè)計(jì)方案。
全文摘要
現(xiàn)在在公路上行駛的汽車，決大多數(shù)地是以汽油或柴油為燃料，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)作功來行駛的，眾所周知，汽車產(chǎn)生的廢氣，對(duì)人體是非常有害的，而且還極大的污染周圍環(huán)境，造成空氣污染，同時(shí)，為汽車提供燃料的石油資源只能維持50年左右，又將面臨枯節(jié)的問題，所以，很多國(guó)家和機(jī)構(gòu)都在研究電動(dòng)汽車，而電動(dòng)汽車的主要問題是蓄電池的蓄電能力大小，它直接影響著汽車的行駛速度和行駛距離。人們都知道運(yùn)動(dòng)的汽車是有能量的，如振動(dòng)能量、慣性能量、運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)能等，因此，本發(fā)明就是利用這些能量，通過發(fā)電裝置發(fā)電，為電動(dòng)汽車提供電能，補(bǔ)償電動(dòng)汽車的蓄電能力的不足。
文檔編號(hào)B60K1/00GK1445116SQ0215443
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2002年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月14日
發(fā)明者金永平 申請(qǐng)人:金永平