太陽能電動垃圾車的制作方法
【專利摘要】一種太陽能電動垃圾車，太陽能板通過變換器與充電控制器連接，外接電源通過充電控制器與蓄電池連接，蓄電池輸出帶動電動機，電動機通過連桿連接汽車驅(qū)動裝置和液壓舉升牽引機構(gòu)。在后車軸的飛輪上安裝一套鏈輪或齒輪或者其它傳動裝置，通過鏈條、傳動桿或齒輪傳遞到永磁交流發(fā)電機軸上的鏈輪或齒輪，帶動永磁交流發(fā)電機發(fā)電，永磁交流發(fā)電機的輸出繞組與檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機控制電路連接，檢測裝置與電動機控制電路、電動機以及蓄電池連接，蓄電池輸出引線接電動機。本發(fā)明的太陽能電動垃圾車能夠?qū)⑻柲馨宓碾娔芎托凶叩膭幽苻D(zhuǎn)變成電能并存儲起來，并有效用于提供給電動機動力而使之能夠持續(xù)工作。
【專利說明】太陽能電動垃圾車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能垃圾車，特別是能夠?qū)⑻柲馨宓碾娔芎托凶叩膭幽苻D(zhuǎn)變成電能并存儲起來，并有效用于提供給電動機動力而使之能夠持續(xù)工作的太陽能電動垃圾車。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是可再生、可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略能源。當(dāng)華爾街風(fēng)暴席卷全球時，各先進技術(shù)國家無不在新能源領(lǐng)域下賭注、投資本，以期獲得經(jīng)濟復(fù)興。特別是以汽車產(chǎn)業(yè)為經(jīng)濟支柱的國家，尤其在新能源汽車動力上力圖有所創(chuàng)新和發(fā)展，如在電動汽車、燃料電池汽車領(lǐng)域紛紛投入巨資，而在太陽能汽車領(lǐng)域更是探索不止，力度加大。由于太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能利用，屬于太陽能光發(fā)電技術(shù)。光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理進行光電轉(zhuǎn)換的，因此也稱太陽能光伏技術(shù)，又稱太陽能光伏電池。
[0003]據(jù)報道，太陽能光伏技術(shù)不僅在先進技術(shù)國家得到快速發(fā)展，中國的太陽能產(chǎn)業(yè)也以每年20°/Γ30%的速度增長。到2020年，太陽能領(lǐng)域的銷售額將增加一倍，屆時中國將有1%的能源消耗來自太陽能。今后幾年，我國太陽能使用不僅在能源領(lǐng)域會獲得飛速發(fā)展，在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用也會得到不斷的提高。
[0004]電動車是一種以電力為能源的車子，一般使用鉛酸電池或是鋰離子電池進行供電。而太陽能電動車是在此基礎(chǔ)上，將太陽能轉(zhuǎn)化成電能對車進行供電的，在很大程度上降低了電動車的使用成本，而且非常環(huán)保。其結(jié)構(gòu)性能更加卓越超群，及時有效地補充電動車野外行駛途中的電量，增強行駛電能，維護和延長蓄電池使用壽命。設(shè)計獨特，安裝使用方便，保持電動車現(xiàn)有的配置和車輛結(jié)構(gòu)，是目前同類產(chǎn)品中功率最大、價格最低、性能最優(yōu)的太陽能充電器。使用壽命可達10年左右，特別是在提高電動車運行性能，降低電動車使用成本方面有很高的應(yīng)用價值。
[0005]近年來，城市垃圾車的發(fā)展隨著社會的進步與發(fā)展發(fā)生了翻天覆地的變化，從我們最開始的人力拖箱式垃圾車發(fā)展到后來的三輪式垃圾車，再到后來的投放式垃圾車，都在不停的發(fā)展進步，在一定程度上減輕了環(huán)衛(wèi)工人的工作量。但隨著人們環(huán)保意識的不斷進步，人們生活水平的不斷發(fā)展，人們對環(huán)境的要求也越來越高。伴隨經(jīng)濟的發(fā)展和環(huán)保意識的提高，使用清潔無污染源動力汽車替代燃油汽車將成為人們必然的選擇，電動車就是其中的一個方向。電動車的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，常見的電動車有電動高爾夫車、電動游覽車、電動游船、電動割草機、電動掃地車、電動運輸車和電動叉車等。人們以往心目中又臟又臭的環(huán)衛(wèi)垃圾車，在防止二次污染的同時也開始強調(diào)外形的美觀和排放的清潔。將綠色動力與特殊功能相結(jié)合，開拓新的產(chǎn)品-電動垃圾車，為電動車開辟了新的市場。相對于傳統(tǒng)的壓縮車和人力三輪垃圾車而言，新型的電動垃圾車具有機動性好，整車外形尺寸小的特點，能在城市老區(qū)的窄巷小街、公園廣場、居民小區(qū)、旅游景點及城市步行街中穿梭使用。因此，設(shè)計符合市場需求的電動垃圾車，在安全、環(huán)保、性能、舒適、價優(yōu)等方面均能滿足用戶需求，符合社會需求和技術(shù)發(fā)展的趨勢。
[0006]但是,市面上的電動垃圾車都存在著許多問題:電動垃圾車存在的最大不足之處是蓄電池容量小，電能消耗快，需要經(jīng)常進行充電，但是由于充電過程有時候電壓不穩(wěn)定，或者充電電流大，非常容易導(dǎo)致?lián)p壞充電器和電瓶，而充電器使用時間長后，電壓超出額定值，也使得不能正常對電瓶充電，如果在使用過程中它的電池中沒電了，就會極大地影響工作。目前，普通的電動垃圾車I天最少充一次電，而且車輛價格高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種能夠?qū)⑻柲馨宓碾娔芎托凶叩膭幽苻D(zhuǎn)變成電能并存儲起來，并有效用于提供給電動機動力而使之能夠持續(xù)工作的太陽能電動垃圾車。
[0008]一種太陽能電動垃圾車，包括太陽能板、蓄電池、車廂和垃圾收集裝置，所述的太陽能板通過變換器與充電控制器連接，外接電源通過充電控制器與蓄電池連接，蓄電池輸出帶動電動機，電動機通過連桿連接汽車驅(qū)動裝置和液壓舉升牽引機構(gòu)。在后車軸的飛輪上安裝一套鏈輪或齒輪或者其它傳動裝置，通過鏈條、傳動桿或齒輪傳遞到永磁交流發(fā)電機軸上的鏈輪或齒輪，帶動永磁交流發(fā)電機發(fā)電，永磁交流發(fā)電機的輸出繞組與檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機控制電路連接，檢測裝置與電動機控制電路、電動機以及蓄電池連接，蓄電池輸出引線接電動機。
[0009]所述的所述液壓舉升牽引機構(gòu)設(shè)置有勾臂，鉤套與勾臂配合連接，舉升牽引機構(gòu)安裝于車架上，車架設(shè)置于車體上，垃圾箱與車架連接并安置于車體上。
[0010]所述的車廂還設(shè)置有箱蓋、濾水層、污水箱、排水口、卸料門和移動輪；所述箱蓋位于車廂上側(cè)，所述濾水層和污水箱安置于車廂內(nèi)，所述卸料門設(shè)置在車廂后端，所述移動輪安裝在車廂底部。
[0011]所述的智能控制器采用單片機為核心，包括程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和CPU監(jiān)控器，智能控制器中，永磁交流發(fā)電機的輸出繞組與檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機控制電路連接，檢測裝置與電動機控制電路、電動機以及蓄電池連接，蓄電池輸出引線接電動機。
[0012]所述的檢測裝置是對永磁交流發(fā)電機的發(fā)電輸出和蓄電池輸出進行檢測，檢測裝置的硬件組成主要由主控制電路、信號采集電路及電源電路組成，檢測裝置的電路由智能控制器的單片機控制，檢測裝置是在線路停電時，檢測蓄電池是否輸出直流電，驅(qū)動電機工作。
[0013]所述的電機控制電路包括橋式整流器、可控硅控制器和可調(diào)電阻，永磁交流發(fā)電機輸出的交流電經(jīng)過橋式整流器整流和可控硅控制器。
[0014]所述的變換器采用Cuk變換器。Cuk斬波電路也稱Cuk變換器。美國加州理工學(xué)院Slobodan Cuk提出的對Buck/Boost改進的單管不隔離直流變換器，在輸入輸出段均有電感，可以顯著減小輸入和輸出電流的脈動，輸出電壓的極性和輸入電壓相反，輸出電壓既可以低于也可以高于輸入電壓。Cuk變換器可看做是Boost變換器和Buck變換器串聯(lián)而成，合并了開關(guān)管。開關(guān)管Q為PWM控制方式。Cuk變換器有CCM和DCM兩種工作方式，但不是指電感電流，而是指流過二極管的電流連續(xù)或斷續(xù)。在一個開關(guān)周期中開關(guān)管Q的截止時間(1-Dy)Ts內(nèi)，若二極管電流總是大于零，則為電流連續(xù)；若二極管電流在一段時間內(nèi)為零，則為電流斷續(xù)工作；若二極管電流在t=Ts時剛降為零，則為臨界連續(xù)工作方式。
[0015]Cuk變換器中有兩個電感，這兩個電感之間可以沒有耦合，也可以有耦合，耦合電感可進一步減少電流脈動量。Cuk變換器同時具有升壓和降壓功能，可以在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)最大功率點跟蹤，有利于系統(tǒng)效率的提聞。
[0016]本發(fā)明的突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步是:
1.本發(fā)明提供的太陽能電動垃圾車，整車為小型車，應(yīng)用范圍廣，采用太陽能和電能作為動力，環(huán)保，垃圾箱可自行裝卸，既可以作為小區(qū)垃圾收集裝置，也可以作為垃圾轉(zhuǎn)運裝置，密封性好，省去二次污染；
2.本發(fā)明提供的太陽能電動垃圾車，通過鏈條、傳動桿或齒輪傳遞到永磁交流發(fā)電機軸上的鏈輪或齒輪，帶動永磁交流發(fā)電機發(fā)電，永磁發(fā)電機工作輸出交流電，經(jīng)過電機控制電路進行整流、控制，開始直接供給電動機工作，一方面供給電動機工作，另一方面為蓄電池充電，儲備能量，不需經(jīng)常為垃圾車充電；
3.本發(fā)明提供的太陽能電動垃圾車，車架下裝有發(fā)電機和電機控制電路，通過電機齒輪轉(zhuǎn)動調(diào)速輪轂的鏈條與調(diào)速器連接，再由調(diào)速器的傳動輪轂的皮帶與發(fā)電機連接構(gòu)成自發(fā)電，并經(jīng)過發(fā)電機至電機控制電路輸入蓄電池盒，永磁單相交流發(fā)電機能使蓄電池得到快速電能補充，增加行駛里程，減少充電次數(shù)降低費用，噪音小，給用戶及環(huán)境均帶來效.、
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4.本發(fā)明提供的太陽能電動垃圾車，外接電源充電器通過控制器后再接蓄電池，能夠?qū)μ柲茈妱永嚨碾妱訖C提供安全可靠、控制精確的電壓，保證電瓶不會被過充，延長電瓶壽命；
5.本發(fā)明提供的太陽能電動垃圾車，各部件的工作過程能夠協(xié)調(diào)進行，由機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓ぷ鳡顟B(tài)穩(wěn)定，大大提高了機械能的利用率；
6.本發(fā)明提供的太陽能電動垃圾車，具有行車時正常發(fā)電、平路時恒流發(fā)電功能。當(dāng)行駛中遇到前方紅燈、車輛交匯、人多車多、下坡滑行需要減速時，開車者可以通過合理操作，進行正常發(fā)電或恒流發(fā)電，從而實現(xiàn)“節(jié)能自發(fā)電、邊開邊充電”，使電源回收能達到35%左右，可延長續(xù)行里程50%，電池使用壽命可延長50?100%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明太陽能電動垃圾車的控制系統(tǒng)系統(tǒng)框圖；
圖2為本發(fā)明太陽能電動垃圾車的整車結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明太陽能電動垃圾車的機械結(jié)構(gòu)原理及結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明太陽能電動垃圾車的充電控制器工作原理圖；
圖5為本發(fā)明太陽能電動垃圾車的電機控制電路示意圖；
圖中各序號所示裝置或設(shè)備意義如下:1、駕駛室，2、勾臂，3、車廂，4、蓄電池，5、車體，
6、車架，7、移動輪，8、鉤套，9、永磁交流發(fā)電機，10、充電控制器，11、電動機，12、后車輪，13、飛輪，14、鏈條，15、電機控制電路，16、導(dǎo)線，17、智能控制器，18、前車輪，19、后車軸，20、前車軸，21、太陽能板，22、變換器，23、整流電路，24可控硅整流器，25、可調(diào)電阻。

【具體實施方式】
[0018]如圖1，圖5所示，智能控制器中，永磁交流發(fā)電機的輸出繞組與檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機控制電路連接，檢測裝置與電動機控制電路、電動機以及蓄電池連接，蓄電池輸出引線接電動機。
[0019]智能控制器采用單片機為核心，包括程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和CPU監(jiān)控器，它可以是雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)智能控制器，該控制器有以下幾種功能，1、任一路電源停止供電時，其控制開關(guān)自動轉(zhuǎn)換至另一電源輸出向負(fù)載供電；2、任一路電源出現(xiàn)失壓、欠壓、缺相等故障時，其控制開關(guān)的自動轉(zhuǎn)換另一路電源輸出；3、兩路電源同時供電時，其控制開關(guān)轉(zhuǎn)換至主電源輸出，在電動汽車自充電行走的電源轉(zhuǎn)換中，當(dāng)永磁交流發(fā)電機發(fā)電對蓄電池充電，同時它也能夠控制蓄電池對電機控制電路輸出供電給電動機行走。
[0020]智能控制器中，檢測裝置是對永磁交流發(fā)電機的發(fā)電輸出和蓄電池輸出進行檢測，檢測裝置的硬件組成主要由主控制電路、信號采集電路及電源電路等組成，檢測裝置的電路由智能控制器的單片機控制，檢測裝置可以在線路停電時，蓄電池輸出直流電，用來驅(qū)動電機工作，以達到檢測線路并使設(shè)備正常工作的目的。
[0021]變換器采用Cuk變換器。Cuk變換器同時具有升壓和降壓功能，可以在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)最大功率點跟蹤，有利于系統(tǒng)效率的提聞。
[0022]Cuk變換器在負(fù)載電流連續(xù)的情況下，其電路的穩(wěn)態(tài)過程有:
開關(guān)管Vr導(dǎo)通期間
此期間開關(guān)管Vr導(dǎo)通，電容C2上的電壓使二極管D2反偏而截止，這時輸入電流iL2使L1儲能；C2的放電電流iL2使L2儲能，并供電給負(fù)載。
[0023]開關(guān)管Vr截止期間此期間開關(guān)管Vr截止，二極管D2正偏而導(dǎo)通，電源和L1的釋能電流iLl向C2充電，同時L2的釋能電流iL2以維持負(fù)載。因此，Vr截止期間C2充電，Vr導(dǎo)通期間C2向負(fù)載放電，C2起能量傳遞的作用。
[0024]如圖2為本發(fā)明整車結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明太陽能電動垃圾車包括駕駛室1、車體5、蓄電池4、車廂3、車架6和舉升牽引機構(gòu)，所述車廂3上設(shè)置有鉤套8，鉤套8連接在車廂3前端，所述舉升牽引機構(gòu)設(shè)置有勾臂2，鉤套8與勾臂2配合連接，舉升牽引機構(gòu)安裝于車架6上，車架6設(shè)置于車體5上，車廂3與車架6連接并安置于車體5上，所述的蓄電池4連接有充電控制器10，充電控制器10與變換器22連接，變換器與太陽能板連接，永磁交流發(fā)電機9與蓄電池4連接。
[0025]所述的所述液壓舉升牽引機構(gòu)設(shè)置有勾臂2，鉤套8與勾臂2配合連接，舉升牽引機構(gòu)安裝于車架6上，車架6設(shè)置于車體5上，車廂3與車架6連接并安置于車體5上。
[0026]所述的車廂還設(shè)置有箱蓋、濾水層、污水箱、排水口、卸料門和移動輪；所述箱蓋位于車廂3上側(cè)，所述濾水層和污水箱安置于車廂3內(nèi)，所述卸料門設(shè)置在車廂3后端，所述移動輪7安裝在車廂3底部。
[0027]如圖3所示，太陽能電動垃圾車的機械原理為，后車輪12通過后車軸19與飛輪13連接，在后車軸19的飛輪13上安裝一套鏈輪或齒輪，通過鏈條14或齒輪傳遞到前車軸20帶動前車輪18，并同時帶動永磁交流發(fā)電機5發(fā)電，永磁交流發(fā)電機5的輸出繞組與智能控制器17、電機控制電路15連接，電機控制電路15有導(dǎo)線16接到蓄電池4，蓄電池4輸出引線接電動機11。
[0028]如圖4所示，充電控制器10設(shè)計有主控制板，主控制板包括單片機，比較電路、防反向充電電路、防過充電路、限流電路和充電指示電路，所述的主控制板可以是UC系列模塊，或者是微電腦，使用UC系列模塊時，輸入端有電源輸入和電源指示，UC系列模塊端輸出接有防過充電路Q1、防反向充電電路VD、分壓電路R和充電指示電路LM，充電指示電路LM安裝在蓄電池輸入端。
[0029]分壓電路R包括R1、R2、R3、R4，聯(lián)接在蓄電池與防反向充電電路VD之間。
[0030]充電控制器10的工作原理:
設(shè)電池額定電壓為12V，計算得到容量為7Ah，VIN=18V, VF=13.8V,VOC= 15V, Imax=500mA, 10CT=50mA。由于充電器始終接在蓄電池上，為防止蓄電池電流倒流入充電器，在串聯(lián)調(diào)整管與輸出端之間串入一只二極管VD反向充電。同時，為了避免輸入電源中斷后，蓄電池通過分壓電阻R1、R2、R3放電，使R3通過電源指示晶體管(腳7)接地。
[0031]18V輸入電壓加入后，Ql導(dǎo)通，開始恒流充電，充電電流為500mA，電池電壓逐漸升高。當(dāng)電池電壓達到過充電壓VOC的95% (即14.25V)時，電池轉(zhuǎn)入過充電狀態(tài)，充電電壓維持在過充電電壓，充電電流開始下降。當(dāng)充電電流降到過充電終止電流(1CT)時，UC模塊的腳10輸出高電平，比較電路LM輸出低電平，蓄電池自動轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)。同時充足電指示發(fā)光管發(fā)光，指示蓄電池已充足電。
[0032]應(yīng)用實施例:
本發(fā)明人安裝了一臺太陽能電動垃圾車，充電一次，達到60V 20A時，在市郊區(qū)試驗，行走了 120公里，蓄電池電量還有75%。如果再平地路行走，可以行走數(shù)百公里以上。由此可見，本發(fā)明將行車慣性運動勢能轉(zhuǎn)變成電能。當(dāng)太陽能電動垃圾車時速達到10公里/時，發(fā)電機發(fā)出交流150V電壓，時速達20-50公里/時能保持交流220V 50Hz自動轉(zhuǎn)入各裝置進行工作，即:快一秒鐘，轉(zhuǎn)入各自動裝置，如，充電、燈光、喇叭、電車電機。直流電壓:36V、48V.60V.96V,能快速工作，能實現(xiàn)自發(fā)自行，克服了改善電動垃圾車蓄電池行車不到80公里就無法再行駛的缺點。當(dāng)太陽能電動垃圾車行車時速達每小時20-60公里，車交換裝置能穩(wěn)壓在180V-240V 50Hz正常工作，時速低于5公里/時后電子轉(zhuǎn)換自動轉(zhuǎn)入電動機使用。降低費用，噪聲小，無廢氣污染。
[0033]最后應(yīng)說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電動垃圾車，包括太陽能板、蓄電池、車廂和垃圾收集裝置，其特征在于，所述的太陽能板通過變換器與充電控制器連接，外接電源通過充電控制器與蓄電池連接，蓄電池輸出帶動電動機，電動機通過連桿連接汽車驅(qū)動裝置和液壓舉升牽引機構(gòu)；在后車軸的飛輪上安裝一套鏈輪或齒輪或者其它傳動裝置，通過鏈條、傳動桿或齒輪傳遞到永磁交流發(fā)電機軸上的鏈輪或齒輪，帶動永磁交流發(fā)電機發(fā)電，永磁交流發(fā)電機的輸出繞組與檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機控制電路連接，檢測裝置與電動機控制電路、電動機以及蓄電池連接，蓄電池輸出弓I線接電動機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電動垃圾車，其特征在于，所述的所述液壓舉升牽引機構(gòu)設(shè)置有勾臂，鉤套與勾臂配合連接，舉升牽引機構(gòu)安裝于車架上，車架設(shè)置于車體上，垃圾箱與車架連接并安置于車體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電動垃圾車，其特征在于，所述的車廂還設(shè)置有箱蓋、濾水層、污水箱、排水口、卸料門和移動輪；所述箱蓋位于車廂上側(cè)，所述濾水層和污水箱安置于車廂內(nèi)，所述卸料門設(shè)置在車廂后端，所述移動輪安裝在車廂底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電動垃圾車，其特征在于，所述的智能控制器采用單片機為核心，包括程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和CPU監(jiān)控器，智能控制器中，永磁交流發(fā)電機的輸出繞組與檢測裝置、智能控制器、電源處理電路、電機控制電路連接，檢測裝置與電動機控制電路、電動機以及蓄電池連接，蓄電池輸出弓I線接電動機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電動垃圾車，其特征在于:所述的檢測裝置是對永磁交流發(fā)電機的發(fā)電輸出和蓄電池輸出進行檢測，檢測裝置的硬件組成主要由主控制電路、信號采集電路及電源電路組成，主控電路由智能控制器的單片機控制，檢測裝置是在線路停電時，檢測蓄電池是否輸出直流電，驅(qū)動電機工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電動垃圾車，其特征在于:所述的電機控制電路包括橋式整流器、可控硅控制器和可調(diào)電阻，永磁交流發(fā)電機輸出的交流電經(jīng)過橋式整流器整流和可控硅控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電動垃圾車，其特征在于:所述的變換器采用Cuk變換器。
【文檔編號】B65F3/00GK104386396SQ201410695208
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】易文武, 楊彬 申請人:廣西森寶電動汽車制造有限公司