专利名称：积零为整持续转换自动供能汽车动力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车动力系统，尤其涉及一种光电水积零为整持续转换氢能源 自动供能汽车动力系统。
背景技术：
能源问题，是全人类共同关心的大问题。长久以来，围绕能源争夺引起的战争 持续不断。全球目前仍有20亿人得不到正常的能源供应。而伴随着能源危机的出现， 同时产生了危及人类生存环境的全球温度升高、空气污染、冰山溶解、海洋蓝藻、 气候异变、病疫流行等环保问题，给人类生存环境带来极大威胁。据统计，我国煤 炭年消耗量在13亿吨以上。年燃煤排放的二氧化硫近3000万吨，超过欧洲和美国， 居世界首位。据国家环保局对全国2177个环境监测站3年U991 — 1993)的监测结 果统计，有62.3%的城市二氧化硫年平均浓度超过国家二级标准，日平均浓度超过 国家三级标准，造成年降水PH值低于5.6的酸雨覆盖面约占国土的30%，使国家 生态环境和经济建设受到影响。因此，能源危机与环境污染，是关系人类生死存亡 的两大难题。
面对这两大难题，越来越多的国家开始开发太阳能和氢能资源，寻求经济发展 的新动力。太阳能是宇宙中取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利 用的最大能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0. 1% 的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6X1012千瓦小时，相当于目前 世界上能耗的40倍，开发利用潜力非常广阔；而仅次于太阳能的另一种能源——氢 (H，标准密度0.8999g/1)则是可供人类长久开发的又一重要能源。氢广泛存在于 水、所有有机化合物和活生物中。其突出优点是①除核燃料外，氢的发热值是所 有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为14235KJ/KG，是汽油发热值的3倍; ②燃烧性能好，燃点高，无毒，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，且燃烧 时几乎不产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等任何对 环境有害的微粒和污染物质。氢燃烧生成的副产物"~水，无腐蚀性，对设备无损， 可继续制氢，循环使用；③蕴藏丰富。据估计，目前全球的石油储量仅能维持30 一40年，煤的储量仅能维持200—300年。而氢元素存在于水中，取之不尽、用之 不竭。我国水能源理论稳定蕴藏量为7亿KW，开发量为4亿KW。从水中可大量制取 氢气。氢燃烧后又同氧结合成水，氢氧与水循环往复，不会造成资源性破坏。因此， 光能源和氢能源作为永不枯竭的优秀资源，已引起人类的高度重视。早在2002年底，
全球太阳能光伏发电制造能力就已达56万kW，实际装机容量近400万kW。中国太 阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。大多数地区年平均日辐射 量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大 于2000小时。近20年来，中国光伏产业长期维持在全球市场1%左右的份额。2003、 2004年中国太阳电池组件的生产量有了大幅度增长，2003年达1.2万千瓦，约占世 界份额的2.2%， 2004年达3.5万千瓦，约占3%。作为世界能源消耗第二大的国家， 与国际上发达国家相比，落后IO-15年，甚至明显落后于印度。
目前，带来污染尤其严重的汽车，已成为世界各国研究的主要对象。全世界每 年有数以亿计的汽车上市，这些汽车排放出大量尾气，直接威胁到城镇居民的生存 安全。为了解决汽车尾气排放带来的污染问题，各国科学家先后研制出了以太阳能 和氢气为基本动力的新型燃料汽车，大大推进了汽车工业的发展。但由于现有技术 采用的发明理念和技术手段不足，目前上市的汽车还存在诸多重要问题未能得到很 好解决。 一是大多采用直接推动方案，缺少动能聚集环节，无法自动循环生成后备 动能，汽车高速远程行驶受到局限。最先进的宝马氢动力汽车亦需通过人工加液方 式解决动力问题，且每次只能加入七公斤液体，为满足汽车长途高速行驶需要，不 得不仍然采用燃油的办法进行动能补充。因此，不通过存储和自动补充动能而直接 驱动的方式存在着先天性不足；二是缺少动能持续转换环节，无论是直接使用电还 是直接使用氢，都无法长久生成持续不断的动力，尤其是汽车处于静止状态或电池 蓄满时，由于汽车没有连续转换和储备装置，光能和可转换氢能都无法被接收存储。 没有这个必须的能量储备过程，就很难储备充足的能源，达到驱动汽车高速远程行 驶的目的；三是缺少综合回收系统，不能让汽车自身产生的能源得到充分利用并减 少汽车尾气排放。汽车行进过程中会产生大量再生能源如风能，热能和水蒸气等， 将这些能源同步回收后，通过转换装置，又可生成新的动能并大大减少汽车尾气， 从而形成生生不息，循环往复的供能系统，为汽车永不加油提供条件。因此，目前 研制的光动能汽车和氢动能汽车都有不足之处，不是真正意义上的完美节能型环保 汽车。
发明内容
本发明的目的在于克服现有汽车动力系统存在的上述问题，提供一种积零为整 持续转换自动供能汽车动力系统。本发明以光能、氢能为主动力源，以惯性力发电、 风力发电、热能发电为辅助动力源，通过可见光接收器接收红外线、紫外线波长范 围内的可见光，通过光电转换器将光能转换为电能，通过高能蓄电池储备电能，通 过电解装置将水转换为可燃烧气体氢气，通过气体压縮机和液化装置将氢气转换为 液态氢，通过气体转化装置将液态氢二次转换为可燃烧气体，通过综合回收子系统 持续提供水、热能和风能，连续转换氢能源，实现了汽车自动供能和行驶过程中的 零污染排放。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种积零为整持续转换自动供能汽车动力系统，包括发动机和电动机，其特征 在于还包括能源收集存储子系统、氢气生成子系统、液化处理子系统和与发动机 配合收集能量的综合回收子系统，所述能源收集存储子系统包括主能源收集装置、 辅能源收集装置、主能源存储装置和辅能源存储装置，主能源收集装置与主能源存 储装置连接，辅能源收集装置与辅能源存储装置连接，主能源收集装置包括可见光 接收器，可见光接收器经光电转化器与主能源存储装置连接，辅能源收集装置包括 风力发电装置、惯性摩擦发电装置和尾气热能发电装置；所述氢气生成子系统包括 储水箱、电解装置、氢气压縮机和储气箱，电解装置和氢气压縮机设置在储水箱内， 储水箱与储气箱连接，主能源存储装置和辅能源存储装置输出端连通后经电源数字 控制稳压装置和时间控制电路输出到电动机，电解装置与电源数字控制稳压装置和 时间控制电路连接；所述液化处理子系统包括与储气箱连接的气体压縮机、与气体 压縮机连接的液化装置和与液化装置连接的液氢箱，液氢箱经气体转化装置与发动 机连接；所述综合回收子系统包括与发动机配合的回收通道，回收通道与储水箱连 通。
所述辅能源存储装置为三个，三个辅能源存储装置的输入端分别与风力发电装 置、惯性摩擦发电装置和尾气热能发电装置连接。
所述辅能源存储装置为一个，输入端分别与与风力发电装置、惯性摩擦发电装 置和尾气热能发电装置连接。
所述主能源存储装置和辅能源存储装置的输出端设置有控制开关。
所述液化装置包括制冷管、制冷管上设置的冷却泵和制冷管内设置的呈螺旋状 的中空夹层液化管，制冷管内设置有制冷剂，液化管包裹在制冷剂中。
所述液氢箱上设有进液口和出液口，液氢箱包括外胆和设置在外胆内的内胆， 外胆和内胆之间为真空超绝热隔离层，隔离层中设置有制冷剂，内胆中设置有减压 连接拉杆。
所述气体转化装置包括与液氢箱连接的第一气化带和一端与第一气化带连接 另一端与发动机连接的第二气化带。
所述惯性摩擦发电装置包括接触摩擦器和接触摩擦器内设置的发电机，尾气热 能发电装置包括设置在汽车前部的回收箱和与回收箱连接的热能发电机，风力发电 装置包括风扇和风扇的扇页尾部设置的发电机。
所述光能接收器为设置在汽车外壳和内部的可弯曲太阳能电池。
所述光电转化器为设置在汽车外壳和内部与光能接收器连接的光子探测器或 热探测器。
所述储水箱呈圆弧状， 一端设有加水口和回收口，另一端设有产气口。 所述电解装置上设有氧气输出口和氢气输出口 ，氢气输出口与氢气压縮机输入 端连接，氢气压縮机输出端与储水箱产气口连通。
采用本发明的优点在于
一、 自动生成本发明包括发动机和电动机，还包括能源收集存储子系统、氢 气生成子系统、液化处理子系统和与发动机配合收集能量的综合回收子系统，能源 收集存储子系统包括主能源收集装置、辅能源收集装置、主能源存储装置和辅能源
存储装置，主能源收集装置与主能源存储装置连接，辅能源收集装置与辅能源存储 装置连接，主能源收集装置包括可见光接收器，可见光接收器经光电转化器与主能 源存储装置连接，辅能源收集装置包括分别与发动机连接的风力发电装置、惯性摩 擦发电装置和尾气热能发电装置，由持续转换得到的电能驱动电动机，由电解水得 到的氢气驱动发动机，充分利用了光能、风能、汽车惯性力和汽车产生的热能，使 汽车能量供给实现了全程自动化，解决了日常补充能源的问题。
二、 集中使用通常情况下，直接或独立使用电能和氢气气体，大都很难完 全满足汽车高速行驶的动能需要，因而，在本发明中，将光能、风能、汽车惯性力 和汽车产生的热能转化为电能，结合电解水产生的氢气，使微弱的能量最大限度得 到聚集并被综合利用，为汽车的驱动和加速提供了强大的后续动能保证。
三、 积零为整汽车接收的能量属于微弱能量，在持续收集、转换微弱能量 的过程中，只需微型装置即可实现接收转换，可有效的减轻各类装置的重量，因此， 各种装置可实现微型化，轻量化，大大降低汽车承重量。
四、 持续转换、集中使用光能、风能、汽车惯性力和汽车产生的热能不间 断的持续转换，转换后的集中使用，保证了汽车全天候长途行驶，汽车驱动的时间 是短暂的，其多数时间处于停止状态，这为微弱的能量聚集从而达到高能量储备赢 得了充足的时间，可保证汽车在一切有光线的条件下产生能量，启动要求低。
五、 能源保障本发明中，将光能、风能、汽车惯性力和汽车产生的热能转化 为了电能，再结合电解水产生的氢气，为汽车提供能源，光和水都是地球上最大的 能源，利用光和水为获取汽车动能的基本能源，解除了能源枯竭的问题。
六、 主能源与辅助能源相结合的回收与循环生成光能在一切有光照的地方都 可利用，即使夜间，在有一定光线的环境亦能生成微弱电能，这些微弱的电能被充 分收集起来，达到一定能量时，即可集中释放出较大的能量，同时，汽车在驱动过 程中产生的辅助能源，又可持续生成新的电能，源源不绝补充电能消耗，为汽车的 动能补充提供了新的支持，本发明中，综合回收子系统包括与发动机配合的回收通 道，回收通道与储水箱连通，惯性摩擦发电装置包括与辅能源存储装置连接的接触 摩擦器和接触摩擦器内设置的发电机，尾气热能发电装置包括设置在汽车前部的回 收箱和与回收箱连接的热能发电机，风力发电装置包括风扇和风扇的扇页尾部设置 的发动机，可回收汽车运行中产生的水、热能和风能，使汽车不加油成为现实，节 省了能源。
七、 双项驱动装置本发明为电能驱动和氢气驱动，由持续转换得到的电能驱 动电动机，由电解水得到的氢气驱动发动机，突破了传统设计框架，为汽车提供了
接力驱动。
八、 无环境污染本发明为电能驱动和氢气驱动，电解氢气时产生的是氢气和 氧气，氢气作动能使用，氧气直接进入空气，可使空气含氧量增加，有利于人体健 康，氢气燃烧后产生的是回收利用的水，无论是氢的燃烧驱动还是电能驱动，都不 会对环境造成污染。
九、 本发明可通用于众多领域，提升光电气液综合利用价值，光电气液连续转 化和同步回收利用一体化，可广泛进入人类军用、家用及科研事业等电力和热能需 求领域，如民用的屋顶，可安装小型装置，长久提供电能和燃烧能源；军用方面， 可利用本装置微型轻便，持续生成，长久存储的特点，设计特型装置，进入军队装 备系统；交通领域可建立各类加气站；车用可根据车辆的不同规格和需求，分别制 成大、中、小、特及微型装置。
图1为本发明工作原理结构示意图
图2为本发明结构原理逻辑框图
图3为本发明储水箱结构示意图
图4为本发明氢气电解装置结构示意图
图5为本发明氢气液化装置结构示意图
图6为本发明液氢箱剖面结构示意图
图7为本发明气体转化装置结构示意图
图8为本发明综合回收子系统结构示意图
图9为本发明风力发电装置结构示意图
图10为本发明惯性摩擦发电装置结构示意图
图11为本发明双驱动结构示意图
图中标记为1、发动机，2、电动机，3、储水箱，4、电解装置，5、氢气压縮 机，6、液氢箱，7、回收通道，8、水回收管，9、制冷管，10、冷却泵，11、液化 管，12、外胆，13、内胆，.14、连接拉杆，15、第一气化带，16、第二气化带，17、 接触摩擦器，18、发电机，19、风扇，20、氧气输出口， 21、氢气输出口， 22、正 极，23、负极，24、隔离板，25、传动齿轮，26、电力传动轴，27、燃力传动轴。
具体实施例方式
一种积零为整持续转换氢能源自动供能汽车动力系统，包括发动机和电动机， 还包括能源收集存储子系统、氢气生成子系统、液化处理子系统和与发动机1配合 收集能量的综合回收子系统，能源收集存储子系统包括主能源收集装置、辅能源收 集装置、主能源存储装置和辅能源存储装置，主能源收集装置与主能源存储装置连 接，辅能源收集装置与辅能源存储装置连接，主能源收集装置包括可见光接收器，可见光接收器经光电转化器与主能源存储装置连接，辅能源收集装置包括风力发电
装置、惯性摩擦发电装置和尾气热能发电装置；氢气生成子系统包括储水箱3、电 解装置4、氢气压縮机5和储气箱，电解装置4和氢气压缩机5设置在储水箱3内， 储水箱3与储气箱连接，主能源存储装置和辅能源存储装置输出端连通后经电源数 字控制稳压装置和时间控制电路输出到电动机，电解装置4与电源数字控制稳压装 置和时间控制电路连接；液化处理子系统包括与储气箱连接的气体压縮机、与气体 压縮机连接的液化装置和与液化装置连接的液氢箱6，液氢箱6经气体转化装置与 发动机l连接；综合回收子系统包括与发动机配合的回收通道，回收通道经水回收 管8与储水箱3连通。
本发明中，辅能源存储装置为三个，分别对应连接风力发电装置、惯性摩擦发 电装置和尾气热能发电装置。也可将辅能源存储装置设置为一个，输入端分别与风 力发电装置、惯性摩擦发电装置和尾气热能发电装置连接。
在主能源存储装置和辅能源存储装置的输出端设置有控制开关。液化装置包括 制冷管9、制冷管9上设置的冷却泵10和制冷管9内设置的呈螺旋状的中空夹层液 化管ll，制冷管9内设置有制冷剂，液化管ll包裹在制冷剂中。在液氢箱6上设 有进液口和出液口，液氢箱6包括外胆12和设置在外胆12内的内胆13，外胆12 和内胆13之间为真空超绝热隔离层，隔离层中设置有制冷剂，内胆13中设置有减 压连接拉杆14，解决了氢气的存储和运输问题。气体转化装置包括与液氢箱6连接 的第一气化带15和一端与第一气化带15连接另一端与发动机1连接的第二气化带 16，两个气化带均呈方形管状，设置两个均呈方形管状的气化带，使液态氢完全气 化。
本发明惯性摩擦发电装置包括与辅能源存储装置连接的接触摩擦器17和接触 摩擦器17内设置的发电机18，尾气热能发电装置包括设置在汽车前部的回收箱和 与回收箱连接的接能感应器和与热能感应器配合的热能发电机。风能发电装置包括 风扇19和风扇19的扇页尾部的发电机18。光能接收器为设置在汽车外壳和内部的 可弯曲太阳能电池。光电转化器为设置在汽车外壳和内部与光能接收器连接的光子 探测器或热探测器。
将储水箱3设置为呈圆弧状， 一端设有加水口和回收口，另一端设有产气口。 在电解装置4上设有氧气输出口 20和氢气输出口 21,电解装置4内设有用于电解 的正极22和负极23、隔离氢气和氧气的隔离板24，正极22和负极23经电源线与 电源连通，氢气输出口 21与氢气压縮机5输入端连接，氢气压缩机5输出端与储水 箱3产气口连通。
以下具体说明
光电转换光是由无线电波，红外线，可见光，紫外线，X光等组成的电磁波。 红外线波长范围在770 1000nm之间，紫外线波长范围在100 400nm之间。红外线 波长比可见光长,有较好的波动性，紫外线波长比可见光波长短,有较好的贯穿性。
根据红外线和紫外线的不同波长，本发明采用光子探测器或热探测器为光电转换主 要材料，如美国波音一光谱电池，日本非晶硅锗混合型异质结太阳能电池(晶体硅 基板和非晶硅薄膜混合型体，开路电压为0.722伏特)，有机薄膜太阳能电池(寡聚 噻吩与富勒烯混合体)小型多晶硅太阳能电池，华东师范大学研制的染料敏化仿生太 阳能电池等，利用其光电效应特性接收紫外线、红外线波长范围内的可见光，将光 信号转换为电信号从而获得电能，作为本发明采用的第一动力源。其技术手段是 在汽车外部和内部选择安装薄膜型可弯曲太阳能电池等上述几种材料中的最佳产 品，同步混合安装多个量子探测器(光电转换器，其主要参数为响应度，光谱响应 范围，响应时间和可探测的最小辐射功率等等)如硅光电二极管、光敏电阻、光电 倍增器、光电池、PIN管、CCD管等，全面接收紫外线和红外线波长范围内的可见光， 将光信号转换为电信号，把微弱输入转换为电子，并使电子获得倍增，将光能变成
电能。其技术原理是利用上述材料的光电效应特性接收光子，当光子射达这些物
体表面时，形成一次轰击电子，被物体内的电子吸收。物体吸收一次电子轰击后， 激励体内的电子到高能态，其中一部分高能态电子挣脱原子束缚生成新的光电子， 向物体表面运动而逸出材料表面，到达表面时仍具有足够的能量克服表面势垒，形
成光电子发射，产生二次电子发射效应(外光电效应)；而物体内部的电子在吸收光 子后挣脱原子束缚形成自由电子，使物体的导电性增加，电阻率下降，形成光敏电 阻(内光电效应)和光电导效应。当停止光照后，自由电子又被失去电子的原子俘 获，其电阻率恢复原值。本发明即是通过吸收光子产生光电子，光电子形成光电流， 以混合式光纤电流互感器作为光电转换负载的电源数字控制稳压装置，将光电流引 入主能源存储装置即高能蓄电池，作为永不枯竭的光电能源，支持水氢转换，从而 驱动汽车行驶。
我国大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高 达每平米7千瓦时。如采用高敏度光电池,将紫外线和红外线波长范围内的强光、散 射光和弱光等完全收集起来,可增加约2. 97千瓦时。即一平米年辐射量可达2944. 05 千瓦时，综合计算每平米每小时平均辐射量约0.29千瓦时。按一辆未经改装的轻型 汽车平均敷设3. 8平米光电材料计算，静态条件下每小时可接收.1. 1千瓦时的辐射 量， 一昼夜可接收26. 4千瓦时辐射量。美国能源部早在2006年12月6日就发布消 息说，美国^家机构制造的太阳能电池创造了光电转换效率40.7%的新纪录。这种 功率为1瓦的电池安装费只有3美元，发电成本为每千瓦时8 — 10美分。因此，本 发明以最新科研成果为采用对象，即以一昼夜辐射量26. 4千瓦时X40. 7%实际转换 率=一昼夜可转换得到10.75千瓦电。按每生成一升液态氢耗电2.8千瓦，加能量 衰减O. ll千瓦(10.75+2.91),可生成液态氢3.69升。相当于14. 76升汽油的能 量。汽车驱动行驶过程中，同步进行风力发电，热能发电和惯性力发电，每100公 里生成约7. 26千瓦电能。按每天平均行驶300公里计算，可每天得到21. 78千瓦电， 生成7. 48升液态氢。每昼夜和行驶过程中生成的液态氢经300公里行驶支出后，尚
可节余6. 13升液态氢，作为储备。(一昼夜生成液态氢3. 69升+驱动行驶过程中 新生产液态氢7.48升-300公里支出液态氢7.5升=剩余液态氢6.13升)
本发明中的液态氢储备装置一般实际容积为15升，蓄电池一般蓄电量为80千 瓦以上。根据汽车大小，可采取增加光电材料，增加电池，增大液氢箱容积个性化 改变参数，由于本设计具有自动供能特性，新车出厂即可自动积蓄能量。从新车出 厂到车辆进入用户， 一般情况下需要一个月左右的时间。在这段时间中，新车可以 自动充满80千瓦电和15升液态氢的能量。以每天平均行驶300公里计算，即等于 液态氢80升+ 300公里生成7. 48升=87. 48升-300公里支出7. 5升=79. 98 升剩余液态氢，实际耗能仅有0.02升。由此表明汽车驱动过程中能量支出与能量 生成大致相当。汽车在蓄能充足的情况下，完全可以达到一次性远程高速行驶iooo 公里以上。
电能存储装置即高能蓄电池。蓄电池是本发明的重要部分，通过光电转换产 生的一切电能都将储备到蓄电池中，作为全部能源的仓库，保证各种转换和汽车驱 动的能量需求。因此，本发明以一次蓄电充足可驱动汽车行驶500公里为电瓶设计 参数值， 一般采用可反复持续充电的大功率高能蓄电池为基本对象，其蓄电功能达 到80千瓦以上，可根据汽车大小和动能实际需要，增加电池，加大蓄电量。使用寿 命为4年，分四部分安装于汽车中、前部。主能源存储装置即主高能蓄电池用于接 收并存储光电能量，副能源存储装置即副高能蓄电池用于接收汽车行进中产生的辅 助电能。四部分电池通过控制开关既可合并使用，又可单独使用。通常情况下，在 需要提供高压电能时合并。而在接收能量时，处于分置状态。通过电源数字控制稳 压装置和时间控制电路控制接收和输出电能。并采用自诊断技术确保输出电压精 确，防止电流回送，使变频器不受任何影响。
储水箱水是生成氢气的基础资源，是本发明中采用的两大动力源之一。为此， 本发明采用容积为60升的呈圆弧状的凹型储水箱，置于汽车中后部，并与综合回收 通道连通，持续回收汽车运行中排放的水蒸气。通常情况下，储水箱应装满水，汽 车行进途中所需后续水通过回收氢气燃烧后产生的水蒸气即可自行满足大部供给。
电气转换电源数字控制稳压装置和时间控制电路中，采用现有混合式光纤电 流互感器和通用型时间控制电路装置，从蓄电瓶中输出220伏直流电，作为电气转 换动能并自动控制气体生成时间段。当电力充足，或储气箱空余时，控制电路自行 开启电源，启动电气转换；当电力不足，或储气箱储气充足时，控制电路将自动关
闭电源，停止电气转换，将光能转换得到的电能储备到高能蓄电池中。电源控制稳 压装置和时间控制电路分别与发动机、电动机、各种控制开关和各种转换装置连接。 采用封闭性特制电解装置，通过电解储水箱中的水产生氢气和氧气，将氧气严
格分离后，隔墙装配出口压力高于5000psig的小型氢气压縮机，制成氢气气体。
由于汽车驱动时，储水箱中的水位变动较大且极不稳定，因此电气转换通常在 汽车静止条件下进行。即汽车处于行驶的时间较少，行驶时，以同步回收和积蓄电
能为主；而汽车静止的时间最多，静止时启动自动转换装置，输出电能，为转换提 供足够的电能和时间保证。
储气箱安装于汽车中后部，是本发明中氢气气体的储备仓库，体积相对较大， 具有高度抗震，抗碰撞、抗爆炸、抗高温、抗干扰功能。其容积参数以可供氢气压 縮机持续压縮为标准，其作用是将氢气储备起来，供液化处理。储气箱以0.8厘米 厚度且抗腐蚀，抗爆炸性能最强的合金材料制作，保证在汽车驱动前进过程中及较 强碰撞发生时不破裂。当储气箱装满气体时，自动控制电路会自行启动液化装置， 将气体转换为液体并输入储气箱存储；储气箱中的气体排空后，液化系统将自行断 电，停止工作。
氢气的存储和运输，是氢气使用过程中极为复杂的难题。为解决此问题，本发 明采用了液态氢气生成技术。在汽车尾部安装液化处理子系统。这是因为在相同罐 容积下，液态氢气具有体积小、运送容易的特点，其包含的能量值比压缩气体罐中 的气态氢气包含的能量值大75%。本发明采用的技术手段如下采用通用气体压縮 机，将储气箱内的氢气气体压缩到输气管，进入氢气液化处理子系统。氢气液化温 度为零下252.4 0C，为达到此温度，本发明采用螺旋式内冷液化装置，即设置中空 0.08厘米，螺旋式0.02厘米夹层液化管，在夹层中加入制冷剂。通过冷却环路和 冷却泵推动制冷剂运动，将气体温度降低到液化点。液化管长度取静态液化和动态 液化综合值。通过内冷液化装置，对氢气气体进行微量持续处理，每小时生成约2. 5 升液态氢，在持续生成、积零为整的前提下，不断储备到绝热液氢箱内。制氢综合 耗电量约2. 91kwh/Nm3H2。
液氢存储装置液氢箱用于储备所有氢气液体，在本发明中占有重要位置。本 发明采用低温液氢贮存方式，利用多层复合金属材质，由2mm厚的不锈钢制成的 内胆和外胆组成，在内外胆之间有真空超绝热隔离层。内胆中有减压连接拉杆，同 时在外部增加高绝热层。在中间的隔离层加入制冷材料。液氢箱容积设计系数取低 值，原则上以汽车在不启用辅助能源的情况下， 一次性安全行驶500公里以上为基 本参数，即按照三分之二实际容积15升液氢设计。
综合回收子系统氢气燃烧过程中产生水，水是本发明中电解氢气的基本原料。 因此，本发明采用在汽车发动机部位设置回收通道回收汽车运行中产生的水、热能 和风能的祭合式回收系统，并与储水箱连通，将回收的水蒸气输入储水箱，形成一 个封闭的循环，以补充电解水的持续供给，从而节省人工补水的劳力和时间。综合 回收子系统与辅能源收集装置和储水箱连接，实现了汽车供能自动化。
风力发电装置风力发电是本发明中的第一辅助设计。为最大限度地利用汽车
运行过程中产生的能量，辅助设计采用了在汽车前端安装通用风力发电装置，采用 现有风力发电技术，利用汽车运行过程中产生的风力发电补充蓄电池电能消耗的方 法，提升电能供给能力，以弥补汽车行进过程中的电能消耗。
惯性摩擦发电装置本发明的第二辅助设计为惯性力发电设置。汽车运行时，
会产生巨大的惯性力，本发明采用小型发电机进行多个配置，在汽车行驶达到一定 时速时，利用其惯性力发电，补充电能消耗。
尾气热能发电装置本发明设计的第三辅助设计为热能发电设置。汽车采用燃 烧动力行进过程中，会产生大量热能。本发明即是采用在汽车尾部装置热能发电机 的办法，通过汽车前方设置的综合回收箱收集热能，发电补充电能消耗。
当汽车满能量运行时，运行过程中产生的上述热能、风能、惯性力发电，可同 步增加汽车行驶里程200公里以上。
为保证汽车长途行驶，本发明采用了双项行驶设计方案，即在汽车燃烧系统之 外，同步设计了电力驱动装置。当汽车连续行驶700公里后，液氢箱液体需作补充， 此时可开启电源，以电力直接驱动汽车接力行驶300公里。保证汽车在能量充足的 情况下， 一次性连续行驶1000公里以上。氢气燃烧动力与电力直接驱动产生的动力 不同，切换时，将会明显的感受到动力落差所带来的不适。为此，本发明调整了两 种动力的曲线，使其尽量吻合，以使两种动力切换时，车上乘客能减少感觉。
由于采用了电能和氢能两种能源同时利用，电能和氢能两种能源同时储备，电 力驱动与燃烧驱动互为补充以及综合回收的设计方案，使本发明成为"双能双备双 驱动"的全自动最新型先进理念，实现了汽车制造技术理念飞跃。因而，本发明传 动轴包括由传动齿轮25带动的电力传动轴26和燃力传动轴27。
本发明可根据车辆大小，研制不同规格的蓄电池和液氢箱，满足任何车辆的动 力需求。预先储备的15升氢气液体在满足而不采用辅助动能的情况下，可驱动汽车 行驶500公里以上；同步启用汽车行驶过程中惯性力、热能、风力发电产生的辅助 动能，可增加200公里的持续行驶里程， 一次性驱动汽车连续行驶700公里以上； 当汽车连续行驶到700公里以上时，液氢箱中的氢气液体需作补充，可开启电能驱 动，驱动汽车继续行驶300公里以上。因此，本发明在转化过程中可分别根据汽车 个性条件，设计相匹配的不同规格转换和储备系统，保证汽车在储备氢气和蓄电充 足的情况下， 一次性全天候行驶1000公里以上。IOOO公里之后，在光照充足的条 件下，仅需向储水箱适量补充水即可在3—6小时内生成新的动能，让汽车重新启动。 45小时后，汽车便可正常行驶，124小时后汽车可自行充满二次所需的全部能量。 本发明设计使用寿命为18年，使用期内，只需对辅助耗材进行6次左右的更换，成 本比燃油显著降低，且基本实现了汽车行驶过程中的零污染排放。本发明属于全自 动设计，除作用于汽车动力系统外，尚可通用于军用、民用等一切与照明、燃料、 环保相关的领域，广泛进入人类的日常生活，从根本上解除能源危机和环境污染。
权利要求
1、一种积零为整持续转换自动供能汽车动力系统，包括发动机(1)和电动机(2)，其特征在于还包括能源收集存储子系统、氢气生成子系统、液化处理子系统和与发动机配合收集能量的综合回收子系统，所述能源收集存储子系统包括主能源收集装置、辅能源收集装置、主能源存储装置和辅能源存储装置，主能源收集装置与主能源存储装置连接，辅能源收集装置与辅能源存储装置连接，主能源收集装置包括可见光接收器，可见光接收器经光电转化器与主能源存储装置连接，辅能源收集装置包括风力发电装置、惯性摩擦发电装置和尾气热能发电装置；所述氢气生成子系统包括储水箱(3)、电解装置(4)、氢气压缩机(5)和储气箱，电解装置(4)和氢气压缩机(5)设置在储水箱(3)内，储水箱(3)与储气箱连接，主能源存储装置和辅能源存储装置输出端连通后经电源数字控制稳压装置和时间控制电路输出到电动机(2)，电解装置(4)与电源数字控制稳压装置和时间控制电路连接；所述液化处理子系统包括与储气箱连接的气体压缩机、与气体压缩机连接的液化装置和与液化装置连接的液氢箱(6)，液氢箱(6)经气体转化装置与发动机(1)连接；所述综合回收子系统包括与发动机(1)配合的回收通道(7)，回收通道(7)与储水箱(3)连通。
2、 根据权利要求1所述的积零为整持续转换自动供能汽车动力系统，其特征 在于所述辅能源存储装置为三个，三个辅能源存储装置的输入端分别与风力发电 装置、惯性摩擦发电装置和尾气热能发电装置连接。
3、 根据权利要求1所述的积零为整持续转换自动供能汽车动力系统，其特征 在于所述辅能源存储装置为一个，输入端分别与风力发电装置、惯性摩擦发电装置和尾气热能发电装置连接。
4、 根据权利要求1或2所述的积零为整持续转换自动供能汽车动力系统，其 特征在于所述液化装置包括制冷管(9)、制冷管(9)上设置的冷却泵(10)和制冷管(9)内设置的呈螺旋状中空夹层的液化管(11)，制冷管(9)内设置有制冷剂， 液化管(11)包裹在制冷剂中。
5、 根据权利要求1或2所述的积零为整持续转换自动供能汽车动力系统，其 特征在于所述液氢箱(6)上设有进液口和出液口，液氢箱(6)包括外胆(12) 和设置在外胆(12)内的内胆(13)，外胆(12)和内胆(13)之间为真空超绝热隔 离层，隔离层中设置有制冷剂，内胆(13)中设置有减压连接拉杆(14)。
6、 根据权利要求1或2所述的积零为整持续转换自动供能汽车动力系统，其 特征在于所述气体转化装置包括与液氢箱(6)连接的第一气化带(15)和一端与 第一气化带(15)连接另一端与发动机(1)连接的第二气化带(16)。
7、 根据权利要求1或2所述的积零为整持续转换自动供能汽车动力系统，其 特征在于所述惯性摩擦发电装置包括接触摩擦器(17)和接触摩擦器(17)内设 置的发电机(18)，尾气热能发电装置包括设置在汽车前部的回收箱和与回收箱连接 的热能发电机，风力发电装置包括风扇(19)和风扇(19)的扇页尾部设置的发电机(18)。
8、 根据权利要求1或2所述的积零为整持续转换自动供能汽车动力系统，其 特征在于所述光能接收器为设置在汽车外壳和内部的可弯曲太阳能电池。
9、 根据权利要求1或2所述的积零为整持续转换自动供能汽车动力系统，其 特征在于所述储水箱(3)呈圆弧状， 一端设有加水口和回收口，另一端设有产气p。 ，
10、 根据权利要求1或2所述的积零为整持续转换自动供能汽车动力系统，其 特征在于所述电解装置(4)上设有氧气输出口 (20)和氢气输出口 (21)，氢气 输出口 (21)与氢气压縮机(5)输入端连接，氢气压縮机(5)输出端与储水箱(3) 产气口连通。
全文摘要
本发明公开了一种积零为整持续转换自动供能汽车动力系统。本发明以光能、氢为主动力源，以惯性力发电、风力发电、热能发电为辅助动力源，通过可见光接收器接收红外线、紫外线波长范围内的可见光，通过光电转换器将光能转换为电能，通过高能蓄电池储备电能，通过电解装置将水转换为可燃烧气体氢气，通过气体压缩机和液化装置将氢气转换为液态氢，通过气体转化装置将液态氢二次转换为可燃烧气体，通过综合回收子系统持续提供水、热能和风能，连续转换氢能源的循环供能系统，不仅节约了能源，并且实现了汽车行驶过程中的零污染排放和全自动能源供给。
文档编号B60K6/28GK101348070SQ20081004572
公开日2009年1月21日 申请日期2008年8月4日 优先权日2008年8月4日
发明者刘开宁, 周乐萱, 蔡云飞 申请人:刘开宁