一种简单可靠的电动车增程供电系统及增程电动车的制作方法

本发明属于电动车技术领域，具体涉及一种简单可靠、能够有效增加续航里程、环保无污染的电动车增程供电系统及增程电动车。

背景技术：

电动车，即电力驱动车，是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动，以控制电流大小改变速度的车辆。电动车包括电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、低速电动汽车等。

随着人民生活水平的提高及节能环保型社会共识的形成，电动车以使用成本低、节能环保、零排放、操作简单的优点，电动车作为短途交通工具得到了广泛的应用。但由于电动车的蓄电池容量导致其续驶里程有限，现有技术中的电动车大都只能停泊在街头的快速充电装置或停放地进行充电，经常利用快速充电装置对电池充电会带来电池的损伤，缩短电池的使用寿命，而停放地的安全充电方式又由于电池容量的限制而导致里程焦虑。为此，现有技术中也有在电动车中设置刹车反馈电能装置补充给电池，但一般采用交流发电机与车轮连接，或直接设置于车轮内，发出的交流电还需要后续的整流、滤波等过程，不仅会降低能源转换效率，而且增加的电路也会减低系统的可靠性。另外，由于刹车时反馈的电压一般都比较高，会造成车载充电回路及供电回路在刹车时脱离供电系统，使得电动车的蓄电池既不能连续充电，而且也不能实现正常的驱动供电，给行车带来危险。此外，内置与车轮内的发电机虽然结构紧凑，却也存在结构复杂、成本高，而且随时在线的状态也会导致老化速度快的问题。由于是采用刹车反馈发电技术，在下坡或超速而没有刹车时并不会发电，不仅充电的方式不灵活，增程效果不明显，而且对于轻微超速的状态需要刹车才能减速，虽然伴随了部分能量的回收，但回收的时间较短且还会造成刹车片的磨损。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题及不足，提供了一种简单可靠、能够有效增加续航里程、环保无污染的简单可靠的电动车增程供电系统，还提供了一种简单可靠的增程电动车。

本发明之简单可靠的电动车增程供电系统是这样实现的：包括驱动齿轮、从动齿轮、离合器、增速器、直流发电机、控制器、蓄电池，所述驱动齿轮与电动车的轮轴同轴固定连接，所述从动齿轮与驱动齿轮啮合，所述从动齿轮与离合器的输入轴同轴连接，所述离合器的输出轴与增速器的低速轴连接，所述增速器的高速轴与直流发电机的转子轴连接，所述控制器的控制端与离合器电连接以控制接通或断开，所述直流发电机的电源输出端子与蓄电池电连接，或者直流发电机的电源输出端子通过控制器与蓄电池电连接。

本发明之简单可靠的增程电动车是这样实现的：包括本发明说明书的具体实施方式中任意一种简单可靠的电动车增程供电系统。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明通过控制器控制离合器的开合将车轮的动能转换为直流电直接为蓄电池充电，拚弃了现有技术中动能转换为交流电后需要整流、滤波的繁琐和损耗，在简单可靠的情况下，实现电动车根据需要可以在刹车、高速运动状态都能给蓄电池充电，从而能够有效增加电动汽车续航里程。

2、本发明的直流发电机通过增速器与电动车的轮轴连接，实现将电动车的轮轴转速提升以增加直流发电机转子转速的目的，提高了直流发电机的效率，使得蓄电池的充电电压稳定且电流大。

3、本发明能够通过控制器在电动车下坡或平路轻微超速而未刹车的情况下主动控制接合离合器，带动直流电动机发电为蓄电池充电，同时通过增程供电系统的阻力主动降低电动车的速度，达到提高充电效率的同时提高了电动车的安全性。

4、本发明通过控制器能够根据需要控制离合器的接合或断开，在正常行驶时通过断开可降低增程供电系统的阻力以提高续航里程，同时也能降低增速器及直流发电机的空转磨损，从而提高系统的寿命和可控性。

附图说明

图1为本发明之简单可靠的电动车增程供电系统原理结构示意图；

图2为图1之飞轮原理结构示意图；

图3为图2之飞轮的旋转剖视图之一；

图4为图2之飞轮的旋转剖视图之二；

图中：1-驱动齿轮，2-从动齿轮，3-离合器，4-增速器，5-直流发电机，6-控制器，7-蓄电池，8-并联稳压电路，9-控制开关，10-飞轮，101-固定盘，102-飞轮片，103-连接弹簧，104-腰子孔，105-凸起部，106-导向杆，107-导向孔，108-飞轮轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明之简单可靠的电动车增程供电系统包括驱动齿轮1、从动齿轮2、离合器3、增速器4、直流发电机5、控制器6、蓄电池7，所述驱动齿轮1与电动车的轮轴同轴固定连接，所述从动齿轮2与驱动齿轮1啮合，所述从动齿轮2与离合器3的输入轴同轴连接，所述离合器3的输出轴与增速器4的低速轴连接，所述增速器4的高速轴与直流发电机5的转子轴连接，所述控制器6的控制端与离合器3电连接以控制接通或断开，所述直流发电机5的电源输出端子与蓄电池7电连接，或者直流发电机5的电源输出端子通过控制器6与蓄电池7电连接。

所述控制器6的输入端设置有与电动车的刹车连接的开关。

所述蓄电池7充电接线端子并联有并联稳压电路8。

所述并联稳压电路8串联有与控制器6电连接的控制开关9。

所述并联稳压电路8包括与蓄电池7充电接线端子并联的稳压二极管vz、与蓄电池7及稳压二极管vz串联的限流电阻r。

所述增速器4的高速轴与直流发电机5的转子轴之间还连接有飞轮10。

所述直流发电机5的转子轴同轴固定连接有加速齿轮，所述加速齿轮与飞轮10外缘的内齿圈或外齿圈啮合。

如图2所示，所述飞轮10包括固定盘101、飞轮片102、连接弹簧103，所述固定盘101与飞轮轴同轴固定连接，所述固定盘101上沿周向均布有至少两片飞轮片102，所述飞轮片102与固定盘101径向滑动连接，连接弹簧103的两端分别与相邻的飞轮片102固定连接。

如图3所示，所述固定盘101沿周向均布有与飞轮片102数量对应且径向延伸的腰子孔104，所述飞轮片102的一端设置有与腰子孔104滑动配合的凸起部105，所述飞轮片102通过凸起部105嵌入腰子孔104与固定盘101径向滑动连接，所述连接弹簧103为螺旋拉伸弹簧或弧形弹簧且两端分别与相邻的飞轮片102固定连接。

如图4所示，所述固定盘101的一端或外圆周沿周向均布固定有与飞轮片102数量对应且径向延伸的导向杆106，所述飞轮片102上设置有与导向杆106滑动配合的导向孔107，所述飞轮片102通过导向杆106穿过导向孔107与固定盘101径向滑动连接，所述连接弹簧103为螺旋拉伸弹簧或弧形弹簧且两端分别与相邻的飞轮片102固定连接。

所述从动齿轮2、离合器3、增速器4及直流发电机5相互之间通过齿轮组啮合连接。

本发明之简单可靠的增程电动车，包括上述任意一项所述简单可靠的电动车增程供电系统。

本发明的工作原理及工作过程：

本发明通过控制器控制离合器的开合将车轮的动能转换为直流电直接为蓄电池充电，拚弃了现有技术中动能转换为交流电后需要整流、滤波的繁琐，在简单可靠的情况下，实现电动车根据需要可以在刹车、高速运动状态都能给蓄电池充电，从而能够有效增加电动汽车续航里程；直流发电机通过增速器与电动车的轮轴连接，实现将电动车的轮轴转速提升以增加直流发电机转子转速的目的，提高了直流发电机的效率，使得蓄电池的充电电压稳定且电流大；通过控制器在电动车下坡或平路轻微超速而未刹车的情况下主动控制接合离合器，带动直流电动机发电为蓄电池充电，同时通过增程供电系统的阻力主动降低电动车的速度，达到提高充电效率的同时提高了电动车的安全性；通过控制器能够根据需要控制离合器的接合或断开，在正常行驶时通过断开可降低增程供电系统的阻力以提高续航里程，同时也能降低增速器及直流发电机的空转磨损，从而提高系统的寿命和可控性。进一步，控制器输入端设置有与电动车的刹车连接的开关，可通过控制器将刹车动作激活离合器接合而发电，自动化过程简单、可靠。进一步，在蓄电池的充电接线端子并联有并联稳压电路，可以有效的降低刹车反馈电压对供电系统的不利影响，从而提高充电效率。更进一步，在增速器与直流发电机间设置飞轮，可以利用飞轮的转动惯量储存诸如刹车前段的高速动能，然后在后段低速时通过控制器将离合器分离，利用飞轮储存的转动惯量驱动直流发电机发电，同时利用飞轮的惯性辅助缩短刹车距离。进一步，飞轮的内齿圈或外齿圈通过加速齿轮与直流发电机的转子轴同轴连接，能够有效提高直流发电机的转子速度以达到提高发电效率的目的，而且可以获取较大的扭矩来驱动直流发电机旋转，从而能够保证直流发电机运转的平稳，也即充电电压和电流的平稳。进一步，将整体式飞轮拆分为多片独立的飞轮片，然后以固定盘滑动连接形成一个具有储能功能的完整飞轮，解决了传统一体式飞轮因体积重、圆径大而拆装及搬运不易的难题；而且飞轮片通过连接弹簧限位，使得飞轮片在低速时由于连接弹簧的阻力限制而难以外移，从而能够保持较低的转动惯量，而高速时由于离心力克服弹性体的阻力限制而外移，从而能够获得较高的转动惯量，进一步降低启动力矩和提高储能的能力。更进一步，飞轮片通过凸起部嵌入与固定盘的腰子孔实现径向滑动连接，使得飞轮片与固定盘的连接不仅紧凑，而且连接可靠、滑动导向性好。更进一步，飞轮片通过导向杆穿过固定盘上的导向孔实现径向滑动连接，不仅固定盘可有效减重而进一步减低启动力，而且导向杆结构也便于与固定盘拆卸和组装，运输较为方便，导向杆与导向孔的配合形式也使得连接更加可靠、导向性较好。综上所述，本发明之简单可靠的电动车增程供电系统具有简单可靠、能够有效增加续航里程、环保无污染的特点。

工作过程：如图1、2和4所示，当电动车打开电源开关，蓄电池7给电动机供电并驱动车辆的车轮运转，驱动齿轮1与从动齿轮2啮合，离合器3断开，同时控制器6检测车速，在车速大于设定阈值（如大于10km/h或大于50km/h）时控制离合器3结合，接通从动齿轮2与增速器4，将从动齿轮2输入的转速提高并传入直流发电机5，直流发电机5发电并通过控制器6对蓄电池7进行充电，控制器6同时接通并联稳压电路8中的控制开关9，通过并联稳压电路8对充电电压进行稳压控制。在离合器3结合后，经增速器4提速后输出给飞轮10，飞轮10在结合时，由于连接弹簧103（如弧形弹簧）的阻力，飞轮片102处于飞轮10的近中心位置，此时飞轮10的惯性转矩较小，飞轮10所需要的启动力较小；而随着飞轮10的转速升高，飞轮片102的离心力逐步大于连接弹簧103（如弧形弹簧）的阻力，此时飞轮片102相对固定盘101的中心外移，从而增大飞轮10的惯性转矩，提高了飞轮10的转动惯量；而飞轮10在离合器3断开后依靠惯性驱动直流发电机5时，飞轮10在直流发电机5的拖动阻力下减速且扭矩下降，飞轮片102的离心力进一步增大，使得飞轮片102沿固定盘101的导向杆106向外滑动，此时，飞轮10的离心力和惯性在多个飞轮片102的作用下增大，使得传递给直流发电机5的扭矩下降速度减慢，从而使直流发电机5输出的可用功率能够维持在一端较长的时间内。