專利名稱：插電式風能太陽能電動車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種環(huán)保無污染的多能源輸入的電動車，更具體地說，本實用新型涉及一種插電式風能太陽能電動車。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的枯竭、人們環(huán)保意識的提高，電動電動車及混合動力電動車將成為新世紀前幾十年電動車發(fā)展的主流，這一點也是我國電動車界所有業(yè)內(nèi)人士的共識。我國政府已經(jīng)在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)中專門有電動電動車重大專項(包括燃料電池整車、混合動力整車和純電動車)，我國政府對電動車排放的要求將會越來越嚴， 北京市環(huán)保局明確表示北京市將與國際電動車排放的要求同步，上海、廣州也將進一步和國際接軌。在我國大中城市都普遍存在著十分嚴重的電動車尾氣排放污染問題，其中轎車排放為城市電動車尾氣排放污染的主要污染源之一，因此混合動力電動車有著廣闊的市場空間，特別是開發(fā)用于城市交通(如出租車，公共交通所需客車)和城市之間運輸?shù)幕旌蟿恿﹄妱榆嚒鹘y(tǒng)電動車對化石燃料十分依賴；近些年出現(xiàn)的混合動力車仍然無法脫離化石燃料，依然會在很長一段時間中對大氣造成污染；燃料電池電動車，燃料的制備成本普遍比較高，而且受制于燃料存儲的技術(shù)瓶頸，目前很難得到普及，進行推廣。純電動車則需要長時間充電，頻繁的更換電池，電池的高污染高成本，電能的二次轉(zhuǎn)化效率，二次污染等一系列問題依然無法解決。本文提出的風電光伏混合能源輸入電動車是在綜合考慮了環(huán)境保護， 高效節(jié)能和實用可行等諸多問題而提出的新型車輛的解決方案。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種插電式風能太陽能電動車。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的所述的插電式風能太陽能電動車包括車體、太陽能電池板、太陽能電池板控制系統(tǒng)、磷酸鐵鋰電池組、磷酸鐵鋰電池組控制系統(tǒng)、電動機控制系統(tǒng)、直流電動機、超級電容器組、plug-in接口與風力發(fā)電機。安裝在車體頂端的太陽能電池板與太陽能電池板控制系統(tǒng)的能源輸入端電線連接，太陽能電池板控制系統(tǒng)的能源輸出端與超級電容器組的能源輸入端電線連接，超級電容器組的能源輸出端與電動機控制系統(tǒng)的1號輸入接口電線連接。磷酸鐵鋰蓄電池組的能源輸出端與電動機控制系統(tǒng)的2號輸入接口電線連接，電動機控制系統(tǒng)的能源輸出端與直流電動機的能源輸入端電線連接。位于車體前端的Plug-in接口的一端與磷酸鐵鋰電池組控制系統(tǒng)的能源輸入端電線連接，Plug-in接口的另一端在電動車入庫駐車時與風力發(fā)電機的輸出端電線連接。磷酸鐵鋰蓄電池組和超級電容器組安裝于車體兩側(cè)，直流電動機、 太陽能電池板控制系統(tǒng)和電動機控制系統(tǒng)位于車體后端。[0007]技術(shù)方案中所述的超級電容器組由2個超級電容器單組并聯(lián)而成，超級電容器單組由18個型號為HCAP-P 2R7 657的超級電容器串聯(lián)后形成；所述的插電式風能太陽能電動車前儀表盤上設(shè)置有4塊測試太陽能電池板充電電壓及充電電流和測試磷酸鐵鋰電池組兩端電壓及放電電流的結(jié)構(gòu)相同的數(shù)顯表頭，1號數(shù)顯表頭的正極引線與太陽能電池板的正極相連，1號數(shù)顯表頭的負極引線與太陽能電池板的負極相連，2號數(shù)顯表頭的正極引線和負極引線串聯(lián)到太陽能電池板正極引線上。3號數(shù)顯表頭的正極引線與電動機控制系統(tǒng)的2號輸入接口的正極相連，負極引線與電動機控制系統(tǒng)的2號輸入接口的負極相連。4 號數(shù)顯表頭的正極引線和負極引線串聯(lián)到磷酸鐵鋰電池組的正極引線上。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果是1.本實用新型所述的插電式風能太陽能電動車中的超級電容器組經(jīng)過試驗證明作為太陽能電動車的儲能元件，其充電電壓低于磷酸鐵鋰電池組，有利于太陽能更好的轉(zhuǎn)化為電能，提高了充電效率。2.磷酸鐵鋰電池組在反復充放電的過程中電容量會不斷減少，本實用新型所述的插電式風能太陽能電動車中的超級電容器組的存在減少了磷酸鐵鋰電池組的充放電次數(shù)， 延長了磷酸鐵鋰電池組的使用壽命，對環(huán)保有一定的幫助。3.小型風力發(fā)電設(shè)備相比于傳統(tǒng)的風車發(fā)電，其成本低，制作簡單，體積較小，適合推廣為家庭使用，風力發(fā)電機在夜間太陽能電池板無法工作時可為磷酸鐵鋰電池組充電，經(jīng)調(diào)查東北地區(qū)夜間風力是可以滿足風力發(fā)電機的風力要求。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明


圖1是本實用新型所述的插電式風能太陽能電動車中的電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成的示意框圖；圖2是本實用新型所述的插電式風能太陽能電動車中的電器系統(tǒng)整車布置的示意圖；圖3是本實用新型所述的插電式風能太陽能電動車的能量流動的示意框圖；圖中1.太陽能電池板，2.太陽能電池板控制系統(tǒng)，3.超級電容器組，4.磷酸鐵鋰電池組，5. plug-in接口，6.電動機控制系統(tǒng)，7.直流電動機。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作詳細的描述本實用新型所述的插電式風能太陽能電動車是一種風電光伏混合能源輸入電動車，是在綜合考慮了環(huán)境保護，高效節(jié)能和實用可行等諸多問題而提出的新型車輛的技術(shù)方案。為了改變太陽能車動力性能上的諸多不足，充電效率低下，不確定因素過多等缺點，以及豐富電動電動車能量來源改善夜間能源利用情況，本實用新型所提出的插電式風能太陽能電動車，并為之配套設(shè)計便攜式風力發(fā)電設(shè)備，以此提高電動車的動力性能和充電效率，豐富其充電形式，更好的利用可再生能源。本實用新型的目的在于提供一種擁有超級電容器組的太陽能電池車和與之配套
4的風電充電系統(tǒng)，解決電動車的運行的相關(guān)問題及所用能源最終來自于化石燃料無法避免燃燒所帶來的環(huán)境污染等問題。相比于太陽能電池板充電時對環(huán)境和日照的苛刻要求，本實用新型提出的與太陽能電動電動車配套的風能充電系統(tǒng)可有效彌補太陽能電池板充電的不穩(wěn)定性。豐富了能量來源，提高了可靠性。本實用新型為解決相關(guān)技術(shù)問題提出的方案是在原有太陽能電動電動車上加裝超級電容器組3，并為其配套自行設(shè)計的小型風力發(fā)電機，其電器系統(tǒng)包括1)太陽能電池板1及太陽能電池板控制系統(tǒng)；2)磷酸鐵鋰蓄電池組4及磷酸鐵鋰蓄電池組控制系統(tǒng)；3) 超級電容器組3 ;4)風力發(fā)電機。以上電氣元件的控制系統(tǒng)可有效防止過充過放等現(xiàn)象的發(fā)生，并合理分配能源的使用。在整個電器系統(tǒng)中，超級電容器組3，太陽能電池板1，磷酸鐵鋰電池組4之間需要精確的能量流管理，以滿足并最大化電動車的動力性能1.車速平穩(wěn)時，由磷酸鐵鋰電池組4為直流電動機7提供平穩(wěn)的能量源，使電動車正常運行，磷酸鐵鋰電池組4為市面上可以買到的普通電池組，其性能優(yōu)越，儲電量大，記憶性低，可隨時充放電，完全可滿足電動車平穩(wěn)行駛時的功率輸入，及長時間續(xù)航時的電儲
量要求。2.當電機轉(zhuǎn)矩因工況需要而提高時，功率需求高于磷酸鐵鋰電池組4可提供的瞬時功率時(爬坡，惡劣路況)，由超級電容器組3為直流電動機7提供瞬時功率，以保證在特殊情況下電動車依然擁有良好的運動性能。3.電動車啟動時主要由超級電容器組3提供瞬時功率，以滿足快速穩(wěn)定的起步。4.電動車制動時通過相應的電氣控制系統(tǒng)回收制動能，為超級電容組3充電，以提高能源利用效率。5.超級電容組3和磷酸鐵鋰電池組4組成的儲能元件組可以同時接受外網(wǎng)電源， 太陽能電池板1和風力發(fā)電機的充電。本實用新型所述的插電式風能太陽能電動車中所采用的主要部件及作用1.超級電容器組1)優(yōu)越的瞬時放電特性超級電容器組擁有非常高的功率密度，能夠出色的完成為電動車啟動、爬坡提供瞬時功率的任務。2)優(yōu)化的儲能性能超級電容器組解決了儲能設(shè)備高比功率和高比能量輸出之間的矛盾。超級電容器在提供1 5kw/kg高比功率的同時，其比能量可以達到5 20wh/kg，在應用于太陽能電動車上時，可兼顧高比功率和高比能量輸出。3)極好的低溫性能溫度對電池的影響是巨大的，過高或過低的溫度都會影響電池的性能，特別是在東北地區(qū)，冬天車輛經(jīng)常會因為電池的問題而無法啟動，而超級電容器組擁有極好的低溫性能，在低溫試驗中仍可保持大電流的充放電，可以勝任惡劣天氣下的相關(guān)任務。2.風力發(fā)電機太陽能電池板受日照影響較大，夜間無法工作，而夜間駐車或入庫時正是電動車充電最好的時間，因此夜間通過小型風力發(fā)電機為車輛充電就成為了一個最好的選擇，本實用新型中涉及的小型風力發(fā)電設(shè)備制作簡單成本低，效率高，對環(huán)境要求小，可擺放在任意通風位置，通過車載plug-in接口 5將轉(zhuǎn)化的風能儲存在磷酸鐵鋰電池組4中，為車輛在白天續(xù)航時提供能源。真正意義上的做到了技能環(huán)保。參閱
圖1與圖2，插電式風能太陽能電動車是在傳統(tǒng)的太陽能電動車改進而來的， 它在原有太陽能電動車的基礎(chǔ)上加裝了超級電容器組3和plug-in接口 5，使其可以與配備的小型風力發(fā)電設(shè)備相連通進行充電。該電動車主要包括車體、電器系統(tǒng)與風力發(fā)電機。所述的電器系統(tǒng)包括太陽能電池板1、太陽能電池板控制系統(tǒng)2、超級電容器組3、 磷酸鐵鋰電池組4、plug-in接口 5、電動機控制系統(tǒng)6、直流電動機7、磷酸鐵鋰電池組控制系統(tǒng)與四塊結(jié)構(gòu)相同的數(shù)顯表頭。其中太陽能電池板控制系統(tǒng)2、磷酸鐵鋰電池組控制系統(tǒng)與電動機控制系統(tǒng)6是太陽能電池板1、磷酸鐵鋰電池組4與直流電動機7中所配套自帶產(chǎn)品。超級電容器組3選用了北京合眾匯能科技有限公司的型號為HCAP-P 2R7 657的超級電容器，其特征為單體電壓2. 7V，電容量650F，內(nèi)阻1. 7m Ω 2，尺寸Φ 35 X 100，連接方式將18個超級電容器串聯(lián)后形成超級電容器單組，其電壓經(jīng)實驗測量為48. 5V，2個超級電容器單組并聯(lián)后成超級電容器組3，其電容量為23400F，將由2個超級電容器單組并聯(lián)后成超級電容器組3的能源輸出端接在電動機控制系統(tǒng)6的1號輸入接口 ；磷酸鐵鋰電池組4選用深圳市山木電池科技有限公司的型號為IFR42110的磷酸鐵鋰電池組，其特征為額定容量40AH，額定電壓48V，外形尺寸為150*136*50 (mm)，兩組磷酸鐵鋰電池組總?cè)萘繛?80AH，并聯(lián)后接入電動機控制系統(tǒng)6的2號輸入接口，電池組擁有獨立的控制系統(tǒng)用于防止過沖過放現(xiàn)象，保護電池，有效延長使用壽命；plug-in接口 5采用一般的充電插頭通過導線與電池控制系統(tǒng)的能源輸入端連接；直流電動機7選用淄博得普達電機有限公司出品的 170ZDC有刷直流電動機，電動機控制系統(tǒng)6由電動機公司提供，該型號直流電動機的特征為額定電壓48V，額定功率4KW，額定轉(zhuǎn)速2800rpm。電動機控制系統(tǒng)、磷酸鐵鋰電池組控制系統(tǒng)及太陽能電池板的控制系統(tǒng)可保護直流電動機、磷酸鐵鋰電池組、超級電容器組和太陽能電池板，防止過充過放、過大電流等現(xiàn)象的發(fā)生，保障了電動車的穩(wěn)定性和安全性。太陽能電池板1安裝在電動車車體的頂端，太陽能電池板1與太陽能電池板控制系統(tǒng)2的能源輸入端電線連接，太陽能電池板控制系統(tǒng)2的能源輸出端與超級電容器組3 的能源輸入端電線連接，用以將轉(zhuǎn)化的太陽能儲存在超級電容器組3中，磷酸鐵鋰蓄電池組4和超級電容器組3分列于電動車兩側(cè)，超級電容器組3的能源輸出端與電動機控制系統(tǒng)6的1號輸入接口電線連接，磷酸鐵鋰蓄電池組4的能源輸出端與電動機控制系統(tǒng)6的 2號輸入接口電線連接，電動機控制系統(tǒng)6的能源輸出端與直流電動機7的能源輸入端電線連接，超級電容器組3和磷酸鐵鋰蓄電池組4通過電動機控制系統(tǒng)6給直流電動機7供電。太陽能電池板控制系統(tǒng)2和電動機控制系統(tǒng)6位于駕駛艙后側(cè)，整車采用后置后驅(qū)設(shè)計。前儀表盤上設(shè)置有4塊數(shù)顯表頭，分別測試太陽能電池板1充電電壓與充電電流；測試磷酸鐵鋰電池組4兩端電壓及放電電流。1號數(shù)顯表頭的正極引線與太陽能電池板1的正極相連，1號數(shù)顯表頭的負極引線與太陽能電池板1的負極相連，用于測量太陽能電池板1 兩端的電壓值。2號數(shù)顯表頭的正極引線和負極引線串聯(lián)到太陽能電池板1正極引線上用以測量其充電電流。3號數(shù)顯表頭的正極引線與電動機控制系統(tǒng)6的2號輸入接口的正極相連，負極引線與電動機控制系統(tǒng)6的2號輸入接口的負極相連，用于測量磷酸鐵鋰電池組4兩端的電壓值；4號數(shù)顯表頭的正極引線和負極引線串聯(lián)到磷酸鐵鋰電池組4的正極引線上用以測量其放電電流。這樣在電動車運行時即可實時顯示測量數(shù)據(jù)。Plug-in接口 5與磷酸鐵鋰電池組4的控制系統(tǒng)的能源輸入端連接，用于將外部風力發(fā)電機轉(zhuǎn)化來的電能儲存在磷酸鐵鋰電池組中。在電動車行駛過程中電動機控制系統(tǒng)6、電池控制系統(tǒng)與駕駛室內(nèi)的電流控制器等電控元件通過CAN總線進行通訊，各個系統(tǒng)將相關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)通過can總線上傳到電動機控制系統(tǒng)6，電動機控制系統(tǒng)6根據(jù)磷酸鐵鋰電池組4狀態(tài)，駕駛員對車輛性能的要求等信號對直流電動機7進行控制，從而提高電源的工作效率，在保證不超過超級電容器組3及磷酸鐵鋰電池組4最大電流負荷的情況下，盡可能提高整車的動力性能。本實用新型所述的插電式風能太陽能電動車與目前的太陽能電動車有以下幾點區(qū)別1.太陽能電池板1在車輛行駛時為超級電容器組3充電，而不是為磷酸鐵鋰電池組4充電，延長了磷酸鐵鋰電池組4的使用壽命。2.本實用新型所述的插電式風能太陽能電動車應用了 plug-in接口 5，plug-in 接口 5可將車外的風力發(fā)電設(shè)備通過風能轉(zhuǎn)化而來的電能儲存在磷酸鐵鋰電池組4中。 plug-in接口 5的存在使得外部清潔能源可以進入電動車并為之利用。3.本實用新型所述的插電式風能太陽能電動車采用了超級電容器組3，提高了太陽能電池板1的充電效率，目前沒有查到與之相關(guān)的研究文獻。4.本實用新型所述的插電式風能太陽能電動車融合了多種能源輸入形式，將風、 光、電集成與一體，提高了能源利用率，保障了能源供給的可靠性，更加節(jié)能環(huán)保。
權(quán)利要求1.一種插電式風能太陽能電動車，包括車體、太陽能電池板(1)、太陽能電池板控制系統(tǒng)(2)、磷酸鐵鋰電池組(4)、磷酸鐵鋰電池組控制系統(tǒng)、電動機控制系統(tǒng)(6)與直流電動機 (7)，其特征在于，所述的插電式風能太陽能電動車還包括超級電容器組(3)、plug-in接口 (5)與風力發(fā)電機；安裝在車體頂端的太陽能電池板⑴與太陽能電池板控制系統(tǒng)⑵的能源輸入端電線連接，太陽能電池板控制系統(tǒng)(2)的能源輸出端與超級電容器組(3)的能源輸入端電線連接，超級電容器組⑶的能源輸出端與電動機控制系統(tǒng)(6)的1號輸入接口電線連接，磷酸鐵鋰蓄電池組(4)的能源輸出端與電動機控制系統(tǒng)(6)的2號輸入接口電線連接，電動機控制系統(tǒng)(6)的能源輸出端與直流電動機(7)的能源輸入端電線連接，位于車體前端的 Plug-in接口(5)的一端與磷酸鐵鋰電池組控制系統(tǒng)的能源輸入端電線連接，Plug-in接口(5)的另一端在電動車入庫駐車時與風力發(fā)電機的輸出端電線連接，磷酸鐵鋰蓄電池組 ⑷和超級電容器組⑶安裝于車體兩側(cè)，直流電動機(7)、太陽能電池板控制系統(tǒng)⑵和電動機控制系統(tǒng)(6)位于車體后端。
2.按照權(quán)利要求1所述的插電式風能太陽能電動車，其特征在于，所述的超級電容器組(3)由2個超級電容器單組并聯(lián)而成，超級電容器單組由18個型號為HCAP-P 2R7 657 的超級電容器串聯(lián)后形成。
3.按照權(quán)利要求1所述的插電式風能太陽能電動車，其特征在于，所述的插電式風能太陽能電動車前儀表盤上設(shè)置有4塊測試太陽能電池板(1)充電電壓及充電電流和測試磷酸鐵鋰電池組(4)兩端電壓及放電電流的結(jié)構(gòu)相同的數(shù)顯表頭，1號數(shù)顯表頭的正極引線與太陽能電池板⑴的正極相連，1號數(shù)顯表頭的負極引線與太陽能電池板⑴的負極相連，2號數(shù)顯表頭的正極引線和負極引線串聯(lián)到太陽能電池板(1)正極引線上，3號數(shù)顯表頭的正極引線與電動機控制系統(tǒng)(6)的2號輸入接口的正極相連，負極引線與電動機控制系統(tǒng)(6)的2號輸入接口的負極相連，4號數(shù)顯表頭的正極引線和負極引線串聯(lián)到磷酸鐵鋰電池組(4)的正極引線上。
專利摘要本實用新型公開了一種插電式風能太陽能電動車，包括車體、太陽能電池板、太陽能電池板控制系統(tǒng)、超級電容器組、磷酸鐵鋰電池組、plug-in接口、磷酸鐵鋰電池組控制系統(tǒng)、電動機控制系統(tǒng)、直流電動機與風力發(fā)電機。車體頂端的太陽能電池板與太陽能電池板控制系統(tǒng)的輸入端電連接，太陽能電池板控制系統(tǒng)輸出端與超級電容器組輸入端電連接，超級電容器組輸出端與電動機控制系統(tǒng)1號輸入接口電連接，磷酸鐵鋰蓄電池組輸出端與電動機控制系統(tǒng)2號輸入接口電連接，電動機控制系統(tǒng)輸出端與直流電動機輸入端電線連接。車體前端Plug-in接口一端與磷酸鐵鋰電池組控制系統(tǒng)輸入端電連接，Plug-in接口另一端與風力發(fā)電機的輸出端電線連接。
文檔編號B60L15/00GK201998813SQ20112011014
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者李君 , 李深, 李禹橦, 溫占宇 申請人:吉林大學