本發(fā)明涉及一種“電動(dòng)車隨車充電機(jī)”。

背景技術(shù)：

在全球步入低排放綠色能源時(shí)代的當(dāng)今，汽車車輛尾氣是排放主要因素之一，因此世界各國(guó)都在開發(fā)用電動(dòng)車輛來代替燃油汽車實(shí)現(xiàn)減排，但如今電動(dòng)車輛的發(fā)展受它電能量的限制而制約，目前最有代表性是采用混合動(dòng)力技術(shù)的汽車，在這種車上配置‘飛輪電池’機(jī)械機(jī)構(gòu)，它實(shí)質(zhì)上是依據(jù)其古老的機(jī)械“飛輪儲(chǔ)能”原理設(shè)計(jì)的。據(jù)有關(guān)資料知悉，美國(guó)航天航空局為了解決太空中人造衛(wèi)星上的設(shè)備電源問題，首先應(yīng)用其原理設(shè)計(jì)了‘串聯(lián)式飛輪電池’，用它當(dāng)作人造衛(wèi)星電源設(shè)備，從此以后，人們習(xí)慣簡(jiǎn)稱為“飛輪電池”，它的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。它的基本特征是：1)在每分鐘3-5萬轉(zhuǎn)的“超高速運(yùn)轉(zhuǎn)”。2)飛輪必須要求用“復(fù)合材料”(一般的鋼鐵材料無法使用)。3)必須配用“二組磁懸浮支承”。4)必須有對(duì)飛輪進(jìn)行控制的“電力電子裝置”。5)必須用有“集成驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)”(一般的電機(jī)無法使用)。6)必須在“長(zhǎng)時(shí)間保持真空”的技術(shù)狀態(tài)。由于這些技術(shù)特征決定了在實(shí)施它時(shí)，必須滿足有高度的控制技術(shù)和選用特殊新材料及不計(jì)制造成本等的實(shí)際要求。實(shí)際上當(dāng)前混合動(dòng)力汽車上就是完全采用了美國(guó)“飛輪電池”的技術(shù)方案，所以該設(shè)備市場(chǎng)售價(jià)達(dá)人民幣5萬以上，但現(xiàn)在想把這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于純電動(dòng)車上是既不科學(xué)又不合理的，或者說存在著上述那些不足與缺陷的。除外；還有我已在申請(qǐng)中的發(fā)明專利“自充電式電動(dòng)車”技術(shù)方案，它是依據(jù)電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)“一機(jī)兩用”的原理技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，雖說該技術(shù)方案已經(jīng)做到了車輛電能回收最大‘比功率’達(dá)70％左右，但對(duì)車輛總電量而言還是越跑越少的，因它畢竟沒有外界新電能補(bǔ)充設(shè)備。對(duì)此我為了克服上述缺陷問題，精心設(shè)計(jì)一種“電動(dòng)車隨車充電機(jī)”的技術(shù)方案，讓電動(dòng)車輛跑得更長(zhǎng)遠(yuǎn)，更環(huán)保，更綠色。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

我的設(shè)計(jì)理念是：1)采用機(jī)械“飛輪儲(chǔ)能”原理，打破飛輪電池一次性啟動(dòng)的常規(guī)設(shè)計(jì)方案，實(shí)行人為許多次啟動(dòng)：因該設(shè)備的使用者不是用在遠(yuǎn)離人際的太空衛(wèi)星或沒有儲(chǔ)能電池組的燃油汽車上，它完全可以充分發(fā)揮車輛行駛者依據(jù)它的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行隨時(shí)隨地啟動(dòng)機(jī)器，該機(jī)器正常時(shí)為季啟動(dòng)或每月每周每天啟動(dòng)即可。2)以解決車輛充電技術(shù)實(shí)際效果出發(fā)，省去不必要電力電子設(shè)備機(jī)構(gòu)，讓它工作在低速區(qū)間：即飛輪為3000轉(zhuǎn)/分左右，電機(jī)工作在1500轉(zhuǎn)/分左右。3)采用常規(guī)材料和常規(guī)部件，有效降低機(jī)器制造成本：擺脫制造飛輪，軸承，電機(jī)等部件必須選用新型特殊材料的難題?，F(xiàn)按我方案制造，如一臺(tái)“電動(dòng)自行車”上的充電機(jī)，只須500元以下的造價(jià)即可實(shí)現(xiàn)。4)充分利用我發(fā)明的“自充電式電動(dòng)車”電池配置專利技術(shù)，在這技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，同樣能發(fā)揮‘自充電’功能的作用，再加‘隨車充電機(jī)’新電能的補(bǔ)給，讓這二項(xiàng)專利技術(shù)合為一體，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車輛續(xù)電無限給力，做到了上路無須為車輛電量不夠用的擔(dān)憂，從此以后徹底擺脫了尋找充電站的煩惱，實(shí)現(xiàn)了車輛電能自給自足，或者說，從此誕生了一種一次性運(yùn)行機(jī)制的純綠色電動(dòng)車。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是：一設(shè)計(jì)了“單向單承雙飛輪”機(jī)構(gòu)，如圖2，圖3所示。二設(shè)計(jì)了“并聯(lián)式傳動(dòng)發(fā)電機(jī)”機(jī)構(gòu)，如圖4所示。三設(shè)計(jì)了“內(nèi)外防震與散熱器”機(jī)械，如圖4所示。四設(shè)計(jì)了‘工作電池組和充電電池組轉(zhuǎn)換電路’，簡(jiǎn)稱‘電池組轉(zhuǎn)換電路’。五設(shè)計(jì)了“啟動(dòng)電路和充電自動(dòng)保護(hù)電路”的構(gòu)成，如圖7所示。所述設(shè)計(jì)方案述說如下。

一)“單向單承雙飛輪”機(jī)構(gòu)的組成是，如圖2，圖3所示；‘單向’是依據(jù)轉(zhuǎn)軸上螺母鎖定方式只能按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，反之會(huì)解鎖無法工作。左飛輪，右飛輪，單支承，軸承固定架，轉(zhuǎn)軸，直齒圓小齒輪，簡(jiǎn)稱‘小齒輪’，對(duì)稱定位柱，重量平衡砝碼管，左旋螺紋，右旋螺紋，左旋螺母，右旋螺母。它們的連接關(guān)系是：首先把‘左飛輪’套入‘轉(zhuǎn)軸’左側(cè)，用左旋螺母擰到左旋螺紋上，將‘重量平衡砝碼’套在‘對(duì)稱定位柱’上，再將‘轉(zhuǎn)軸’穿入‘單支承’中，然后把‘小齒輪’和‘右飛輪’套入‘轉(zhuǎn)軸’上，最后用‘右旋螺母’擰緊連成一體，它轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)依據(jù)螺母鎖定要求，它只能按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，反之會(huì)解鎖無法工作。它的技術(shù)特征是：1)所述“單支承”能夠更好的實(shí)行飛輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)和實(shí)現(xiàn)飛輪重力與沖力的能量發(fā)揮：它有效的克服‘機(jī)械雙軸承’或‘磁懸浮支承’在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)軸為了實(shí)現(xiàn)中心點(diǎn)而產(chǎn)生出扭 曲攪動(dòng)的主要阻力系數(shù)，最起碼要比機(jī)械‘雙軸承’減少摩擦系數(shù)或熱量少一倍，比‘磁懸浮支承’發(fā)熱量低得多(雖說使用‘磁懸浮支承’在理論上說摩擦系數(shù)很小，可以忽視，但我有所質(zhì)疑，只能說它們比較是有形和無形之分，因它在實(shí)際功效中畢竟產(chǎn)生了控制作用力，據(jù)相關(guān)資料知悉，它產(chǎn)生的熱量要比機(jī)械軸承高得多，或許是它換了一種表達(dá)方式吧，我認(rèn)為溫高就是它的摩擦系數(shù)量，只不過是這種表達(dá)方式還沒考證罷了，形成人們對(duì)它摩擦系數(shù)小的錯(cuò)覺效應(yīng))。2)所述‘雙飛輪’機(jī)構(gòu)能實(shí)行它平穩(wěn)性運(yùn)轉(zhuǎn)：它有效的縮小了飛輪的平面面積，降低了擺動(dòng)鋒值，減弱受外界因素的影響。3)所述‘雙飛輪’機(jī)構(gòu)能降低對(duì)材料拉強(qiáng)度的實(shí)際要求：打破必須使用特殊材料制造，從而實(shí)現(xiàn)常規(guī)材料也能勝任，達(dá)到大大降低制造成本的目的。

二)“并聯(lián)式傳動(dòng)發(fā)電機(jī)”機(jī)構(gòu)的組成是，如圖4所示：直齒圓大齒輪，簡(jiǎn)稱‘大齒輪’，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，簡(jiǎn)稱‘電機(jī)’，固定螺絲，傳動(dòng)機(jī)架。它們的連接關(guān)系是：先把‘支承固定架’用2只‘固定螺絲’與‘傳動(dòng)機(jī)架’連成一體，再將‘電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)’用4只‘固定螺絲’定位到‘傳動(dòng)機(jī)架’位，然后把傳動(dòng)‘大齒輪’安裝聯(lián)接在‘電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)’的傳動(dòng)軸上，并將‘大齒輪’切入‘小齒輪’齒中實(shí)現(xiàn)傳遞動(dòng)力，最后把4只‘固定螺絲’緊固。它的技術(shù)特征是：1)所述‘并聯(lián)式傳動(dòng)發(fā)電機(jī)’是將飛輪機(jī)構(gòu)與電機(jī)機(jī)構(gòu)實(shí)行相對(duì)分離傳動(dòng)，讓它們不在同一轉(zhuǎn)軸上做工，利用齒輪聯(lián)接存在間隙的傳動(dòng)方式，有效解決因負(fù)載變量對(duì)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生直接的影響，起到緩沖作用的功效，實(shí)行了對(duì)機(jī)械能與電能的分開，還能通過用不同的齒輪比或不同的電機(jī)輸入電壓方式實(shí)現(xiàn)各自不同的工作狀態(tài)。2)所述‘并聯(lián)式傳動(dòng)發(fā)電機(jī)’能直接滿足其輸出電壓的實(shí)際需要，可完全刪掉既復(fù)雜又耗能的“電力電子裝置”，大大降低了該機(jī)器的制造成本，它刪繁就簡(jiǎn)到直接整流濾波充電即可，提高了機(jī)器的實(shí)用性和穩(wěn)定性及可靠性。

三)“內(nèi)外防震與散熱器”機(jī)械是，如圖4所示：因該機(jī)器應(yīng)用于以動(dòng)態(tài)為主的電動(dòng)車輛上，而車輛行駛在道路上是千變?nèi)f化的，它的震動(dòng)量是可想而知的，所以必須設(shè)置抗震部件，從而降低或減弱對(duì)該機(jī)器的影響。‘內(nèi)外防震’是4個(gè)機(jī)內(nèi)26)抗震彈簧，對(duì)它的要求是既不能彈性很強(qiáng)也不能毫無彈性，大約彈性壓力為10kg左右。4只橡膠圓柱體23)防震象膠。通過它們的彈性作用實(shí)行機(jī)器比較平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)?！崞鳌摍C(jī)內(nèi)發(fā)熱源主要因素是，電機(jī)中的銅損耗和鐵損耗兩部分組成，在真空環(huán)境中不是太明顯的，但在長(zhǎng)時(shí)間工作中還是會(huì)超常溫的，為了機(jī)器的可靠性與穩(wěn)定性有必要設(shè)計(jì)這些部件功能作用的，通過20)機(jī)架固定板，24)折疊式散熱片，26)抗震彈簧，29)機(jī)殼等部件，把機(jī)內(nèi)熱量傳導(dǎo)到空氣環(huán)境中，從而確保機(jī)器正常運(yùn)行，達(dá)到延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命。

四)‘電池組轉(zhuǎn)換電路’構(gòu)成是，如圖6所示；即在原車輛總電量不變的提前下，按其總電量除2的方式通過用二個(gè)三位(左.中.右)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，把每用個(gè)三位萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)連接成‘工作電路’48V(工作電池組)與‘充電電路’12V(充電電池組)，要求它們都實(shí)行既能相互轉(zhuǎn)換又能各自獨(dú)立的電路功能，實(shí)現(xiàn)車輛電源按需新配置，用‘工作電路48V’作為該機(jī)器1分鐘左右的啟動(dòng)電源，在發(fā)電狀態(tài)時(shí)對(duì)其‘充電電路12V’進(jìn)行充電，就這樣實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛動(dòng)態(tài)或靜態(tài)續(xù)電新功能。

五)“啟動(dòng)電路和充電自動(dòng)保護(hù)電路”的構(gòu)成，如圖7所示：‘啟動(dòng)電路’是一根專用的‘Y形聯(lián)線’，一端聯(lián)接‘隨車發(fā)電機(jī)’，另一端是帶叉的二個(gè)插頭，其中一個(gè)是‘橢圓形’的插頭，它是用來聯(lián)接48V電源，簡(jiǎn)稱為‘啟動(dòng)插頭’，另一插頭是‘三角形’插頭，它是用來聯(lián)接12V電源的，簡(jiǎn)稱為‘充電插頭’，這二個(gè)插頭在使用時(shí)只許選用其中一個(gè)，不能同時(shí)聯(lián)接，為此特意把Y線設(shè)計(jì)成短線，還把它們對(duì)應(yīng)的二個(gè)插座位設(shè)置在車輛前的左右邊，確保比Y線長(zhǎng)的距離，采用此方式就是避免發(fā)生誤操作?！潆娮詣?dòng)保護(hù)電路’是設(shè)計(jì)了‘單穩(wěn)狀定時(shí)控制電路’功能，把‘隨車充電機(jī)’對(duì)電池組充電方式按時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行控制。該電路構(gòu)成是；K1雙聯(lián)開關(guān)，選用555時(shí)基集成單穩(wěn)狀電路(555集成塊)和Q1，W，C1組成0-10T的可調(diào)定時(shí)器，Q2，J1組成了控制切換電路，UR，C3，M，Y組成了電源電路，E12V為并聯(lián)電池組。本電路在車輛充電結(jié)束時(shí)能徹底斷開充電電源與被充電電池組的電路聯(lián)接關(guān)系。這樣的設(shè)計(jì)，目的是有效解決因電動(dòng)車輛在充電時(shí)時(shí)常引發(fā)車輛自焚的嚴(yán)重后果，因當(dāng)前所有各類電動(dòng)自行車上配備的充電器都是采用開關(guān)電源技術(shù)的充電器，它的充電方式是以測(cè)定電池電壓峰值實(shí)行控制的電子設(shè)備，它工作過程是，先恒流充電，即1.8A-2A*8t，后涓流充電即0.2A-0.3A，當(dāng)人們?cè)诔潆娖髦甘緹魹榧t燈時(shí)都以為它充電結(jié)束了，但實(shí)際上不是這樣的，它還在涓流狀態(tài)進(jìn)行充電，并沒有真正斷開充電器。在這種狀態(tài)時(shí)，對(duì)于那些舊車輛上接近老化失效的電池組來說就成問題了，原因是電池的各項(xiàng)技術(shù)特性已經(jīng)反映不明顯了，使用者稍不關(guān)注車輛就會(huì)出現(xiàn)過渡充電，造成電池過渡發(fā)熱引起車輛自焚，這是頻發(fā)車輛自焚的主要因素。只有做到 能夠真正切斷充電器電路的設(shè)備，才能從源頭上杜絕因車輛充電引發(fā)自焚的后患，本電路就是從解決這后顧之憂問題而設(shè)計(jì)的，從而用它實(shí)現(xiàn)‘充電電路自動(dòng)保護(hù)’的功能和作用。

它的有益效果是：1)簡(jiǎn)化了技術(shù)難度，優(yōu)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)。2)擴(kuò)展了設(shè)備應(yīng)用材料，降低了實(shí)際制造成本，它只為‘串聯(lián)式飛輪電池’造價(jià)的1％左右。3)克服了串聯(lián)式技術(shù)缺陷，提高了機(jī)器穩(wěn)定性。4)做到了直接充電功效，實(shí)現(xiàn)了車輛電能供給。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明進(jìn)一步說明：

圖1：‘串聯(lián)式飛輪電池’基本結(jié)構(gòu)圖。圖2：“單向單承雙飛輪”機(jī)構(gòu)立體分解圖。圖3：“轉(zhuǎn)軸”基本尺寸圖。圖4：“電動(dòng)車隨車充電機(jī)”結(jié)構(gòu)名稱圖。1)左飛輪，2)右飛輪，3)左旋雙頂螺母，4)左旋螺紋，5‘轉(zhuǎn)軸’，6)重量平衡砝碼管，7)單支承，8軸承固定架，)9)‘小齒輪’，10)右旋螺紋，11)右旋雙頂螺母，12)接線柱，13)電機(jī)輸入輸出線，14)電動(dòng)機(jī).15)電機(jī)固定螺栓，16)固定螺絲，17)傳動(dòng)機(jī)架，18)齒輪防污罩，19)大齒輪，20)機(jī)架固定板，21)機(jī)架固定螺絲，22)抽真空管，23)防震橡膠圓柱，24)折疊式散熱片，25)固定螺絲，26)抗震彈簧，27)提把固定座，28)手提把，29)機(jī)殼，30)對(duì)稱定位柱，31)電動(dòng)機(jī)固定板。圖5：“電動(dòng)車隨車充電機(jī)”結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖6：“電池轉(zhuǎn)換電路”電池配置電路原理圖。圖7：“啟動(dòng)電路和充電自動(dòng)保護(hù)電路”工作原理圖。

具體實(shí)施方式

一)“單向單承雙飛輪”機(jī)構(gòu)的具體實(shí)施方式是：‘左飛輪，右飛輪’，選用鋼材，它的比重為7.85，加工成圓12cm*3cm厚圓周形(約3kg一個(gè))，中心打2cm圓孔?！稗D(zhuǎn)軸”采用低碳鋼，比重為7.85，基本尺寸如圖4所示：‘單支承’為6204，2RS(雙例深溝球軸承)。‘軸承固定架’有標(biāo)準(zhǔn)商品購買即可?！畬?duì)稱定位柱’為0.15cm*1.5cm?！亓科胶忭来a管’為0.5*1.5cm?！笮菁y，右旋螺紋.左旋雙頂螺母，右旋雙頂螺母’為細(xì)牙普通螺紋螺母，即螺距P0.5，中徑d-1+0.675，小徑d-1+0.459?！饼X圓小齒輪’內(nèi)圓2cm，按摩數(shù)1.5加工制作。

二)“并聯(lián)式傳動(dòng)發(fā)電機(jī)”機(jī)構(gòu)的具體實(shí)施方式是：‘直齒圓大齒輪’與‘直齒圓小齒輪’比為2∶1，摩數(shù)為1.5。‘電動(dòng)機(jī)’采用永磁無刷直流電機(jī)，48V/90W，1500轉(zhuǎn)/s?！畟鲃?dòng)機(jī)架’采用3cm*3cm的三角鐵，焊接成10cm*15cm長(zhǎng)方形架子。

三)“內(nèi)外防震與散熱器”機(jī)械的具體實(shí)施方式是：4只防震彈簧，選購彈性壓力為10kg左右。二塊折疊散熱采用0.01的白鐵皮。機(jī)殼選用冰柜壓縮機(jī)外殼。

四)‘電池組轉(zhuǎn)換電路’構(gòu)成的具體實(shí)施方式是：在車輛總電量不增的前提下(4*20A/t＝8*10A/t＝2*10A/t)分成二組電池，采用二個(gè)LW12-16D1050/4-11三位(左.空.右或48V.0.12V)萬能開關(guān)，通過導(dǎo)線把4*10A/t把它們連接成既能相互轉(zhuǎn)換又能各自獨(dú)立的電路功能，其中一個(gè)LW12-16D1050/4-11放在48V(工作電池組)位，作為1分鐘的啟動(dòng)電源，另一個(gè)LW12-16D1050/4-11放在12V(充電電池組)位，作為被充電電池。在行駛中，如該組電池充滿后，可以通過二個(gè)開關(guān)進(jìn)行互換位置，對(duì)原先工作電池組實(shí)施充電，而另一電池組變?yōu)楣ぷ麟姵亟M，如在車輛靜態(tài)(不用)時(shí)二組電池組可以同時(shí)一起進(jìn)行充電，也可位于‘中間空擋位’不充電。本轉(zhuǎn)換電路接觸安全可靠，實(shí)用新新穎，無須維護(hù)。

五)“啟動(dòng)電路和充電自動(dòng)保護(hù)電路”的具體實(shí)施方式是：如圖7所示，‘啟動(dòng)電路’的具體實(shí)施方式是；把‘啟動(dòng)插座’與‘充電插座’的布置位拉開，拉開到比Y線長(zhǎng)的距離，讓它們?cè)诼?lián)接時(shí)只能插上其中一個(gè)插頭?！潆娮詣?dòng)保護(hù)電路’的具體實(shí)施方式是：把555集成塊的6.7腳與Q1，W，C1接成0-10t范圍內(nèi)可調(diào)的定時(shí)電路，通過按下K1雙聯(lián)開關(guān)，電源電路開始對(duì)12V并聯(lián)電池組進(jìn)行充電，即充電電流是8A左右(每塊電池平均充電值為2A左右)，與此同時(shí)在接通2腳時(shí)觸發(fā)555集成塊工作，經(jīng)7腳控制Q1導(dǎo)通，在W設(shè)定阻值前提下對(duì)C1進(jìn)行恒流充電，當(dāng)在設(shè)定時(shí)間時(shí)C1電壓上升為8V，此時(shí)6腳開始工作，實(shí)行電路翻轉(zhuǎn)，迫使3腳由低電位變?yōu)楦唠娢?，Q2導(dǎo)通J1工作，切斷電源電路的聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)了‘充電自動(dòng)保護(hù)電路’的功能，切實(shí)可行地解決了因充電引發(fā)車輛自焚的問題。SR是復(fù)位按鈕，起到再次定時(shí)充電的功能。D2為充電狀態(tài)綠色指示燈，D3為充電結(jié)束紅色指示燈。D4是防止電池組對(duì)電源電路反作用，同時(shí)起二次整流的作用。DCA-20A為直流充電指示表，當(dāng)該表指示小于4A時(shí)需要重新啟動(dòng)，DCV-100V為電源空載或電池組充電電壓指示表，這些指示燈與表都安裝在車輛前面板上，便于掌握車輛電量狀態(tài)。